С конца 19 века ученые изо всех сил пытались объяснить происхождение Луны. В то время как ученые давно предположили, что это и Земля имеют общее происхождение, вопросы о том, как и когда оказались неуловимыми. Например, общий консенсус сегодня заключается в том, что столкновение с объектом размером с Марс (Theia) привело к формированию системы Земля-Луна вскоре после образования планет (или Гипотеза гигантского удара).
Тем не менее, моделирование этого воздействия показало, что Луна образовалась бы из материала, главным образом, от объекта удара. Это не подтверждается доказательствами, которые показывают, что Луна состоит из того же материала, что и Земля. К счастью, новое исследование, проведенное группой ученых из Японии и США, предложило объяснение несоответствия: столкновение произошло, когда Земля все еще состояла из горячей магмы.
Исследование, описывающее их находки, «Земная магма океанского происхождения Луны», недавно появилось в журнале Природоведение. Это исследование было проведено Натсуки Хосоно из Центра вычислительных наук RIKEN и включало в себя исследователей из Йельского университета, Центра вычислительных наук RIKEN и Института наук о жизни Земли (ELSI) при Токийском технологическом институте.
Помимо моделирования, которое моделирует сценарий удара, Гипотеза Гигантского Воздействия также страдает от того факта, что при ударе большая часть материала, образующего Луну, будет представлять собой силикатные минералы. Это может привести к тому, что спутник Земли будет беден железом, но сейсмологические исследования показали, что Луна, вероятно, имеет такое же ядро, как Земля (состоящее из железа и никеля), и что конвекция в ее ядре также приводила в действие магнитное поле одновременно.
Опять же, новое исследование предлагает сценарий, который может объяснить это. Согласно созданной ими модели, когда Земля и Тея столкнулись примерно через 50 миллионов лет после образования Солнца (около 4,6 миллиарда лет назад), Земля была покрыта морем горячей магмы, тогда как Тея, вероятно, состояла из твердого материала.
Эта модель показала, что после столкновения магма на Земле нагрелась бы намного сильнее, чем твердые частицы от ударного объекта. Это заставило бы магму расширяться в объеме и уходить на орбиту, чтобы сформировать Луну. Эта последняя модель, которая учитывает разную степень нагрева между прото-Землей и Тейей, эффективно объясняет, как много материала Земли в составе Луны.
Шун-Ичиро Карато, профессор геологии Йельского университета и соавтор статьи, в прошлом проводил обширные исследования химических свойств протоземной магмы. Как он объяснил в интервью Yale News:
«В нашей модели около 80% Луны состоит из протоземных материалов. В большинстве предыдущих моделей около 80% Луны состоит из ударника. Это большая разница ».
Ради исследования Карато возглавил исследовательскую работу по сжатию расплавленного силиката. Задача разработки вычислительной модели, чтобы предсказать, как материал от столкновения будет распределен, была тем временем выполнена группой из ELSI в Токийском технологическом институте и Центре вычислительных наук RIKEN.
Взятые вместе, новая модель продемонстрировала, что перегретая магма будет потеряна в космосе и объединится, чтобы сформировать новое тело на орбите быстрее, чем материал, потерянный от ударного элемента. Это также показало, что материал из недр Земли (который будет богат железом и никелем) также пойдет в формирование Луны - которая затем опустится в центр, чтобы сформировать ядро Луны.
По сути, новая модель подтверждает предыдущие теории о том, как сформировалась Луна, избавившись от необходимости нетрадиционных условий столкновения. До сих пор это то, что ученые сделали, чтобы объяснить несоответствие между моделированием удара и данными, полученными при изучении лунных пород и поверхности Луны.
Это исследование может также привести к более утонченным теориям о том, как сформировалась Солнечная система и что произошло сразу после этого. Поскольку воздействие между прото-Землей и Тейей, возможно, сыграло роль в возможном появлении жизни на Земле, это также могло бы помочь ученым ограничить то, что необходимо для того, чтобы звездная система имела обитаемые планеты.
