Луна могла сформироваться из Земли

Новое исследование, которое сочетает экспериментальные учения с анализами образцов, полученными почти 50 лет назад во время миссий Аполлон, предоставляют убедительные доказательства того, что Луна образовалась из тех же материалов, что и Земля после гигантского удара нашей молодой планеты с объектом размером с Марс.

Об этом сообщают в Национальном управлении по аэронавтике и исследованию космического пространства США (НАСА).

В общепринятой модели формирования Луны, прото-Земля попала под удар тела размером с Марс. После удара, материал из ударного объекта был отброшен на орбиту Земли, скопился в диск вокруг нашей планеты и, как считается, создал Луну.

Выступая в журнале Science Advances, ученый-планетолог Кевин Райтер с Научно-исследовательского отдела астрономических материалов (ARES) в Космическом центре НАСА в Хьюстоне, штат Техас, отвергает идею, что Луна образовалась из материала ударного тела, утверждая, что Луна сформировалась из Земли.

Райтер смоделировал состав Луны с учетом нескольких контрольных факторов: ее общего состава, дисковых процессов после удара и формацию маленького металлического ядра Луны. Используя модель Луны с составом, который соответствует Земному, он сравнивал концентрации 14 летучих сидерофильных (любящих метал) элементов, найденных в образцах Луны, со своими расчетными значениями и обнаружил сильную корреляцию с большинством (девять из 14). Модель Луны, образованную из состава ударного тела размером с Марс, не слишком согласуется с расчетными значениями, что свидетельствует о том, что Луна не была образована из материала ударного тела.

«Исследователи проанализировали небольшие подмножества этих элементов в прошлом, но это первый раз, когда все 14 элементов были одновременно смоделированы для анализа системы Земля-Луна, - сказал Райтер. - Симулируя основные процессы, способствующие формированию Луны и ее ранней дифференциации, мы смогли предсказать уровень каждого элемента, который должен присутствовать в мантии Луны».

Затем, прогнозы сравнивались со значениями, полученными при анализе образцов, которые были собраны во время миссий Аполлон. Райтер надеялся, что рассмотрение этой большой группы элементов может привести к обнаружению общих тенденций, влияющих на историю формирования Луны.

Результаты Райтера показывают, что остальные пять элементов, наиболее летучие из 14 – цинк, олово, кадмий, индий и тулий – имеют систематически и значительно меньшие концентрации, чем модельные прогнозы. Он предполагает, что эти пять элементов могут быть в таких низких концентрациях в лунной мантии потому, что они никогда повторно не конденсировались после массивного удара. Ученый предлагает, что они остались в газовой фазе и впоследствии были отделены от материала, который в конечном итоге сформировал Луну.

Райтер говорит, что эта идея помогает объяснить давнюю головоломку: почему большая группа элементов менее распространена на Луне, чем в мантии Земли? «Возможность того, что большинство этих високолетучих элементов остались в газовой фазе и не конденсировалась в месяц, является правдоподобным объяснением этой разницы между Землей и Луной».

Хотя существует несколько возможных механизмов отделения газа от расплавленного материала, которые были бы востребованы в такой модели, Райтер предупреждает, что нужно больше исследований для лучшего понимания динамической среды послеударного диска, и надеется, что его работа будет стимулировать новые исследования.

Экспериментальные исследования также показали, что пять из этих элементов – мышьяк, серебро, сурьма, германий и висмут – имеют меньшие концентрации в мантии Луны, поскольку они были отделены в ядре. Эта четкая сигнатура ядра привела к гораздо меньшим концентрациям этих элементов, чем ожидалось от одной только летучести, и показывает, что в таком элементном моделировании необходимо рассматривать сегрегацию ядра.

«Ученые в 1970-х годах признали слишком низкий уровень некоторых из этих летучих элементов в лунных образцах, - сказал Райтер. - Гораздо ниже, чем концентрация на Земле. Но отсутствие экспериментальных данных в 1970-х годах препятствовала ученым полностью понять эти низкие лунные концентрации».

Исследование, озаглавленное «Истощение летучих элементов Луны - роли предвестников, динамика пост-ударного диска и формирование ядра», было опубликовано 23 января. Райтер завершил исследование, используя экспериментальную лабораторию петрологии в Джонсоне, где могут быть смоделированы условия с высокими температурами и давлениями с планетарными телами, такими как Земля и Луна. Лабораторией руководит ARES, которая отвечает за курирование и координацию научных исследований для всех внеземных образцов НАСА.

Райтер имеет степень бакалавра по геологии в колледжах Хаверфорд и Брин-Маура в Пенсильвании, степень магистра геологических наук в Мичиганском университете в Энн-Арборе, степень доктора геологических наук в Калифорнийском университете Беркли, а также работает в компании Johnson с 2002 года.

Напомним, в образце лунной породы, доставленной астронавтами миссии Аполлон-14, ученые обнаружили земную породу. Они предположили, что частица Земли попала на Луну в результате мощного удара астроида или кометы около 4 миллиардов лет назад.

OstanniPodii.com