На протяжении веков ученые пытались объяснить, как образовалась Луна. В то время как некоторые утверждали, что он образовался из материала, потерянного Землей из-за центробежной силы, другие утверждали, что предварительно сформированная Луна была захвачена гравитацией Земли. В последние десятилетия наиболее широко принятой теорией была гипотеза о гигантском ударе, которая утверждает, что Луна образовалась после того, как Земля была поражена объектом размером с Марс (названным Тейей) 4,5 миллиарда лет назад.
Согласно новому исследованию, проведенному международной группой исследователей, ключ к доказательству правильности теории может быть получен в результате первых ядерных испытаний, проведенных здесь, на Земле, около 70 лет назад. После изучения образцов радиоактивного стекла, полученных на испытательном полигоне Тринити в Нью-Мексико (где была взорвана первая атомная бомба), они определили, что образцы горных пород Луны показали аналогичное истощение летучих элементов.
Руководил исследованием Джеймс Дэй - профессор геонауки в Институте океанографии имени Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего. Вместе со своими коллегами, которые родом из Парижского института физики Земли, Центра космических наук МакДоннелла и Космического центра им. Джонсона НАСА, они исследовали образцы стекла, полученные с полигона Тринити, для определения их химического состава.
Это стекло, известное как тринит, было создано во время взрыва плутониевой бомбы на полигоне Тринити в 1945 году в рамках Манхэттенского проекта. На расстоянии 350 метров (1100 футов) от эпицентра аркосический песок (который в основном состоит из кварцевых зерен и полевого шпата) был преобразован в стекло зеленого цвета из-за сильной жары и давления, вызванных массивным взрывом.
В течение многих лет ученые изучали эти залежи стекла, которые, как они определили, были результатом того, что песок был поглощен взрывом, а затем пролился дождем в виде расплавленной жидкости на поверхность. Когда Дей и его коллеги исследовали его, они отметили, что образцы стекла были обеднены цинком и другими летучими элементами - которые, как известно, испаряются при сильном нагревании и давлении - в зависимости от того, как далеко они были от эпицентра.
Согласно их исследованию, которое было опубликовано в Научные достижения 8 февраля 2017 года образцы тринита, которые были получены на расстоянии от 10 до 250 метров (30–800 футов) от места взрыва, были истощены этими элементами гораздо больше, чем образцы, которые были взяты с более отдаленного расстояния. Кроме того, оставшиеся изотопы цинка были более тяжелыми и менее реактивными, чем в других.
Затем они сравнили эти результаты с исследованиями, выполненными на лунных породах, которые показали аналогичное истощение летучих элементов. Исходя из этого, они определили, что подобные условия жары и давления существовали в одно время на Луне, что привело к испарению этих элементов. Это согласуется с теорией о том, что в прошлом имело место огромное воздействие, которое превратило поверхность Луны в океан магмы.
Как объяснил Дэй в пресс-релизе UC San Diego:
«Результаты показывают, что испарение при высоких температурах, аналогичное тем, которые возникают в начале формирования планет, приводит к потере летучих элементов и обогащению тяжелыми изотопами в оставшихся материалах после этого события. Это было общепринятым мнением, но теперь у нас есть экспериментальные доказательства, чтобы это показать ».
Хотя доминирующей теорией с 1980-х годов была гипотеза о гигантском воздействии, дебаты продолжаются и требуют новых результатов. Например, еще в январе 2017 года новое исследование было опубликовано в Природоведение - который возглавлял Ралука Руфу из Научного института Вейцмана в Реховоте, Израиль - указал, что Луна могла быть результатом многих более мелких столкновений.
Используя компьютерное моделирование, команда Вейцмана обнаружила, что многочисленные небольшие удары могли сформировать множество лунных лучей вокруг Земли, которые затем объединились бы, чтобы создать Луну. Но, продемонстрировав, что летучие элементы подвергаются одинаковым реакциям на нагрев и давление, независимо от того, где происходит реакция, Дей и его коллеги представили некоторые убедительные доказательства, указывающие на одно ударное событие.
Это исследование является лишь последним в серии, которая помогает ученым Земли наложить ограничения на то, когда и как образовалась Луна, что также помогает нам лучше понять историю Солнечной системы и ее формирования.
