Місяць міг сформуватися із Землі

Нове дослідження, яке поєднує експериментальні вчення з аналізами зразків, отриманих майже 50 років тому під час місій Аполлон, надають переконливі докази того, що Місяць утворився з тих же матеріалів, що і Земля після гігантського удару нашої молодої планети з об’єктом, розміром з Марс.

Про це повідомляють в Національному управлінні з аеронавтики і досліджень космічного простору США (НАСА).

У загальноприйнятій моделі формування Місяця, прото-Земля потрапила під удар тіла розміром з Марс. Після удару, матеріал з ударного об’єкта був відкинутий на орбіту Землі, скупчився в диск навколо нашої планети і, як вважається, утворив Місяць.

Виступаючи в журналі Science Advances, вчений-планетолог Кевін Райтер з Науково-дослідницького відділу астрономічних матеріалів (ARES) в Космічному центрі НАСА в Х'юстоні, штат Техас, відкидає ідею, що Місяць утворився з матеріалу ударного тіла, стверджуючи, що Місяць сформувався із Землі.

Райтер змоделював склад Місяця з урахуванням кількох контрольних факторів: його загального складу, дискових процесів після удару і формацію маленького металевого ядра Місяця. Використовуючи модель Місяця зі складом, що відповідає Земному, він порівнював концентрації 14 летких сидерофільних (металолюбних) елементів, знайдених у зразках Місяця, зі своїми розрахунковими значеннями і виявив сильну кореляцію з більшістю (дев'ять з 14). Модель Місяця, утвореного зі складу ударного тіла розміром з Марс, не дуже узгоджується з розрахунковими значеннями, що свідчить про те, що Місяць не був утворений з матеріалу ударного тіла.

«Дослідники проаналізували невеликі підмножини цих елементів у минулому, але це перший раз, коли всі 14 елементів були одночасно змодельовані для аналізу системи Земля-Місяць, – сказав Райтер. – Симулюючи основні процеси, що сприяють формуванню Місяця та його ранньої диференціації, ми змогли передбачити рівень кожного елемента, який має бути присутнім у мантії Місяця».

Потім, прогнози порівнювалися зі значеннями, отриманими при аналізі зразків, що були зібрані під час місій Аполлон. Райтер сподівався, що, розгляд цієї великої групи елементів, може призвести до виявлення загальних тенденцій, які впливають на історію формування Місяця.

Результати Райтера показують, що інші п'ять елементів, найбільш леткі з 14-ти – цинк, олово, кадмій, індій і тулій – мають систематично і значно нижчі концентрації, ніж модельні прогнози. Він припускає, що ці п'ять елементів можуть бути в таких низьких концентраціях у місячній мантії тому, що вони ніколи повторно не конденсувалися після масивного удару. Вчений пропонує, що вони залишилися в газовій фазі і згодом були відокремлені від матеріалу, який у кінцевому підсумку сформував Місяць.

Райтер каже, що ця ідея допомагає пояснити давню головоломку: чому велика група елементів менш поширена на Місяці, ніж в мантії Землі? «Можливість того, що більшість цих високолетучих елементів залишилися в газовій фазі і не конденсувалися в Місяць, є правдоподібним поясненням цієї різниці між Землею і Місяцем».

Хоча існує кілька можливих механізмів відділення газу від розплавленого матеріалу, що були б затребуваними в такій моделі, Райтер попереджає, що потрібно більше досліджень для кращого розуміння динамічного середовища післяударного диска, і сподівається, що його робота стимулюватиме нові дослідження.

Експериментальні дослідження також показали, що п'ять з цих елементів – миш'як, срібло, сурма, германій і вісмут – мають менші концентрації в мантії Місяця, оскільки вони були відокремлені в ядрі. Ця чітка сигнатура ядра призвела до набагато менших концентрацій цих елементів, ніж очікувалося від одної лише летучості, і показує, що в такому елементному моделюванні необхідно розглядати сегрегацію ядра.

«Вчені в 1970-х роках визнали дуже низький рівень деяких з цих летких елементів у місячних зразках, - сказав Райтер. – Набагато нижчий, ніж концентрація на Землі. Але відсутність експериментальних даних у 1970-х роках перешкоджала вченим повністю зрозуміти ці низькі місячні концентрації».

Дослідження, озаглавлене «Виснаження летучих елементів Місяця – ролі передвісників, динаміка пост-ударного диску та формування ядра», було опубліковано 23 січня. Райтер завершив дослідження, використовуючи експериментальну лабораторію петрології в Джонсоні, де можуть бути змодельовані умови з високими температурами і тиском з планетарними тілами, таких як Земля і Місяць. Лабораторією керує ARES, яка відповідає за курирування та координацію наукових досліджень для всіх позаземних зразків НАСА.

Райтер має ступінь бакалавра з геології в коледжах Хаверфорда та Брін-Маура в Пенсільванії, ступінь магістра геологічних наук у Мічиганському університеті в Енн-Арборі, ступінь доктора геологічних наук у Каліфорнійському університеті Берклі, а також працює в компанії Johnson з 2002 року.

Нагадаємо, у зразку місячної породи, доставленого астронавтами місії Аполло-14, вчені виявили земну породу. Вони припустили, що частинка Землі потрапила на Місяць внаслідок потужного удару астроїда або комети близько 4 мільярдів років тому.

OstanniPodii.com