С Луной есть проблема: никто не знает, как она сформировалась, и самая популярная теория, известная как гипотеза гигантского удара, похоже, не соответствует современным наблюдениям за химическим составом Луны.
В новом исследовании, опубликованном 29 апреля в журнале Nature Geoscience, группа исследователей из Японии и Соединенных Штатов пытается разрешить этот лунный парадокс, добавив в смесь океан магмы.
Новое исследование начинается со стандартной версии гипотезы о гигантском воздействии, которая выглядит примерно так: когда-то, около 4,5 миллиардов лет назад, когда солнечная система была еще полна детскими планетами, скала-отступник размером примерно с Марс Неправильно повернули к Венере и врезались в неподвижную Землю. Разрушенные остатки этого чужеродного планетоида, вместе с некоторыми кусками разбитой материи, которая раскололась над Землей, объединилась на орбите вокруг нашей планеты и в конечном итоге стала круглой, отмеченной пятнами луной, которую мы знаем и любим, согласно теории.
Компьютерное моделирование этого древнего удара предполагает, что, если бы это действительно было так, как появилась Луна, большая часть материала, из которого состоит Луна, должна была прийти с планетоида, который упал на Землю. Но недавние исследования лунных камней рассказывают другую историю. Все больше и больше исследователи находят, что химический состав Земли и Луны почти идентичны. Как же тогда Луна может быть сделана в основном из Земли и в основном из не Земли одновременно? Что-то должно дать.
Авторы нового исследования пытаются разрешить этот парадокс, установив время сильного удара примерно через 50 миллионов лет после образования Солнца (ближе к раннему концу типичного оценочного окна), когда молодая Земля могла быть покрыта море магмы глубиной до 930 миль (1500 км). В серии компьютерных симуляций исследователи разбили скалистую протопланету в эту залитую магмой Землю, а затем наблюдали, как расплавленное море всплеснуло в космос в гигантском «рукаве» магмы.
Затронутая магма достигла значительно более высоких температур, чем каменистый материал планетоида, в результате чего всплеск магмы увеличивался в объеме по мере того, как он распространялся в космос. Сначала исследователи писали, что всплеск магмы последовал за разбитыми кусками протопланеты вокруг орбиты Земли, но быстро обогнал их. В то время как большая часть ударного элемента протопланеты в конечном итоге упала обратно в горячий океан Земли, огромное облако расплавленного материала осталось на орбите и в конечном итоге превратилось в луну. Это моделирование привело к получению Луны с гораздо более высоким процентом материала, полученного с Земли, чем было обнаружено в предыдущих исследованиях.
«В нашей модели около 80% Луны состоит из прото-земных материалов», - говорится в заявлении соавтора исследования Шунь-Ичиро Карато, геофизика из Йельского университета. «В большинстве предыдущих моделей около 80% Луны состоит из ударника. Это большая разница».
По мнению авторов исследования, гипотеза магмы-океана показывает, что химический состав Луны, подобный Земле, может быть совместим с теорией гигантского удара. Это еще не полный ответ на то, как образовалась Луна, но она объединяет доминирующую теорию с фактическими наблюдениями немного более аккуратно.
