Земля и Луна были созданы в результате гигантского столкновения двух планет размером с Марс и Венеру. Но новое исследование показывает, что Земля и Луна, возможно, сформировались намного позже - возможно, до 150 миллионов лет после формирования Солнечной системы.
«Мы определили возраст Земли и Луны с помощью изотопов вольфрама, которые могут показать, были ли железные ядра и их каменные поверхности смешаны во время столкновения», - сказал Таис В. Даль из Института Нильса Бора в университете. Копенгаген в сотрудничестве с профессором Дэвидом Дж. Стивенсоном из Калифорнийского технологического института (Caltech).
Планеты в солнечной системе были созданы столкновениями между планетарными зародышами, вращающимися вокруг новорожденного солнца. В столкновениях маленькие планеты слились воедино и образовали все большие и большие планеты. Когда произошло гигантское столкновение, которое в конечном итоге сформировало Землю и Луну, это произошло в то время, когда оба планетных тела имели ядро из металла (железа) и окружающую мантию силикатов (скалы). Но когда это произошло и как это случилось? Столкновение произошло менее чем за 24 часа, а температура Земли была настолько высока (7000 ° C), что как камень, так и металл должны были расплавиться в результате турбулентного столкновения. Но смешались ли каменная масса и железная масса?
Возраст Земли и Луны можно определить путем изучения наличия определенных элементов в мантии Земли. Гафний-182 - радиоактивное вещество, которое разлагается и превращается в изотоп вольфрам-182. Эти два элемента имеют заметно отличающиеся химические свойства, и в то время как изотопы вольфрама предпочитают связываться с металлом, гафний предпочитает связываться с силикатами, то есть горной породой.
Требуется 50-60 миллионов лет, чтобы весь гафний распался и превратился в вольфрам, а во время столкновения Луны почти весь металл утонул в ядре Земли. Но все ли вольфрам ушел в ядро?
«Мы изучили, в какой степени металл и камень смешиваются во время столкновений планеты. Используя динамические модельные расчеты турбулентного перемешивания жидкой породы и массы железа, мы обнаружили, что изотопы вольфрама из раннего образования Земли остаются в скальной мантии », - сказал Таль.
Новые исследования предполагают, что столкновение, образующее луну, произошло после того, как весь гафний полностью распался в вольфрам.
«Наши результаты показывают, что металлическое ядро и порода неспособны эмульгировать в этих столкновениях между планетами диаметром более 10 километров, и поэтому большая часть железного ядра Земли (80-99%) не удаляла вольфрам из каменистого материала в мантия во время формирования », - сказал Даль.
Результат исследования означает, что столкновение, которое создало Землю и Луну, могло произойти через 150 миллионов лет после образования Солнечной системы, намного позже, чем 30 миллионов лет, которые ранее считались.
Результаты исследований были опубликованы в научном журнале Earth and Planetary Science Letters.
Из пресс-релиза Копенгагенского университета.
