Луна образовалась в результате столкновения Земли с неизвестной планетой: новые доказательства старой теории

Сопоставьте это с соотношением размеров, отличным от любой другой системы планета-луна, которую мы видели — Луна составляет немногим более одной четверти размера Земли — и поймете, почему астрономов так сильно интересует природа спутника нашей планеты.

Многие из подобных лун, как например марсианские Фобос и Деймос, являются астероидами, захваченными гравитацией планеты. Однако ученые считают, что история происхождения Луны — это история огня и ярости: огромный поток обломков, выброшенный из еще горячей, едва сформировавшейся Земли в результате массивного столкновения с планетой размером с Марс (под условным именем Тейя) около 4,5 миллиарда лет назад. Теория гласит, что эти обломки объединились, чтобы сформировать наш спутник.

Недавно у ученых появились новые доказательства этого предположения.

Изотопы благородных газов гелия и неона, содержащиеся в лунных метеоритах, извлеченных из Антарктиды, совпадают с изотопами, обнаруженными в солнечном ветре, хотя никогда не подвергались его воздействию. Это, вместе с характерной концентрацией изотопа аргона, предполагает, что эти газы были унаследованы от Земли, когда два тела были одним целым, давным-давно.

Непосредственное изучение состава Луны — дело сложное. Мы не были там с 1972 года, и собранных образцов оказалось маловато. Луна, однако, иногда сама приходит к нам в виде метеоритов, которые выбрасываются в нашу сторону, когда что-то большое врезается в поверхность.

По всему миру исследователи обнаружили порядка сотни таких лунных метеоритов — их еще называют «лунаиты».

Объектами исследования Патриции Уилл и ее коллег из Вашингтонского университета стали всего шесть фрагментов, извлеченных из Антарктиды. Все эти фрагменты являются частью одного и того же исходного метеороида и состоят из очень специфического вида породы — базальта вулканической равнины на Луне.

Эта скала образовалась, когда магма просочилась вверх из недр Луны и быстро остыла, покрываясь дополнительными слоями базальта и, таким образом, защитила себя от воздействия окружающей среды, включая космические лучи и солнечный ветер. При остывании базальта образовались и кристаллизовались частицы вулканического стекла, которые и остались там, под лунной поверхностью.

Там лежала скала, пока не произошло столкновение, достаточно мощное, чтобы отправить лунные камни на Землю. Такой удар должен был быть относительно сильным, чтобы глубоко проникнуть в лунную поверхность и достичь скалы, которая не подвергалась воздействию в течение тысячелетий.

Чтобы раскрыть их секреты, исследовательская группа изучила лунаитов с помощью масс-спектрометра благородных газов в Лаборатории благородных газов ETH Zurich. Этот инструмент — один из самых мощных в мире — и единственный, по словам исследователей, способный их обнаруживать.

Команда выяснила, что субмиллиметровые частицы стекла в базальте сохранили изотопные подписи гелия и неона, как крошечные капсулы времени. И эти сигнатуры были такими же, как у солнечного ветра, но были обнаружены в гораздо большем количестве, чем ожидалось.

Поскольку базальт не подвергался воздействию солнечного ветра, газы должны были прийти откуда-то еще.

Ученые обнаружили, что соотношение изотопов неона было очень похоже на соотношение изотопов неона в шлейфах мантии Земли, глубоких апвеллингах горячего расплава, которые пробуют резервуары материала глубоко внутри Земли, которые, вероятно, не были нарушены с момента образования планеты 4,5 миллиарда лет назад. Это сходство предполагает, что газы попали в породу с Земли, заключили исследователи.

Открытие может вызвать возобновление интереса к изучению инертных газов в метеоритах и ​​более пристальное внимание к тому, что еще может быть скрыто в других лунных породах, что раньше было невозможно обнаружить, но теперь находится в пределах досягаемости, например, водород и галогены.