Плоть от плоти: Луна, вероятно, образовалась из первичной мантии древней Земли

Происхождение Луны долгое время оставалось загадкой. Разные ученые выдвигали самые необычные гипотезы. С течением времени из всего многообразия предложенных вариантов осталось всего несколько. Основной вариант — это гипотеза о том, что Луна образовалась в результате столкновения древней Земли с неким гигантским объектом, равным по размеру Марсу.

При этом существует два основных сценария «ударного» образования Луны. В первом случае предполагается, что спутник нашей планеты сформирован из фрагментов древней Земли и объекта, столкнувшегося с ней. Сторонники второго варианта утверждают, что мантия протоземли просто испарилась в результате столкновения. Частицы мантии попали в окружающее нашу планету пространство. Из этого материала и начал формироваться спутник в процессе конденсации испарившегося вещества.

Для того, чтобы получить доказательства в пользу того либо иного сценария, ученым необходимо было сравнить количество изотопов калия в коре Луны и Земли. Такой анализ должен был быть очень точным. Только в прошлом году ученые из Вашингтонского университета и Гарварда смогли разработать надежную методику, позволяющую сравнить изотопы калия. Точность такого метода в 10 превышала возможности любого из существующих методов анализа.

Воспользовавшись своей методикой, ученые получили доказательства справедливости второго варианта образования Луны. По мнению специалистов, столкновение Земли с другим объектом было чрезвычайно мощным. Фактически, мантия древней Земли просто испарилась во время удара.

Теория ударного образования Луны

«Ударная» теория образования Луны была предложена двумя группами астрофизиков в 70-х годах прошлого века. Ученые предположили, что Луна образовалась в ходе столкновения Земли с объектом, размер которого был примерно равен размеру Марса. После этого объект разрушился. От Земли тоже откололись большие фрагменты. Из этого материала спустя миллионы лет и образовался наш естественный спутник. Гипотезу благосклонно приняли, и с тех пор именно она считалась основной.

В 2001 году еще одна группа ученых, проведя изотопный анализ образцов земных и лунных пород выяснила, что в образцах содержится равное количество трех стабильных изотопов кислорода.



Но это было странно, поскольку, если Луна образовалась преимущественно из осколков чужого объекта, врезавшегося в Землю, то изотопов кислорода в земных и лунных породах должно быть разное количество. Вероятность того, что количество изотопов кислорода у Земли и древнего «гостя» может быть равной, исчезающе мала. Это гораздо менее вероятно, чем одинаковые отпечатки пальцев у двух разных человек.

Проблема даже получила собственное название — «изотопный кризис». Спустя некоторое время специалисты решили провести повторный анализ, используя более точную методику определения количества изотопов кислорода в породах Земли и Луны. Результат оказался прежним. «Это наиболее точные измерения, которые мы можем провести, и они показали идентичность [количества изотопов в породах Земли и Луны — прим. ред.], — заявили ученые, которые провели анализ.

«Изотопный кризис» стал еще более сложной проблемой, чем ранее. Вариант ошибки при проведении анализов исключался — измерения были проверены не единожды.

После этого ученые пришли к выводу, что нужно менять какие-то элементы гипотезы ударного происхождения Луны, чтобы обновленная гипотеза объясняла весь наличный фактологический материал. Появилось несколько новых гипотез. Одна из них предполагала полное испарение «гостя» и почти всей магмы древней Земли. Продукты испарения попали в окружающее пространство, и стали частью формирующегося спутника Земли. Испарившаяся мантия и материал «гостя» смешались при ударе, образовав сверхкритический флюид, который еще называют, сверхкритическая жидкость. Это состояние вещества, при котором исчезает различие между жидкой и газовой фазой. Любое вещество, находящееся при температуре и давлении выше критической точки, является сверхкритической жидкостью.

Облако раскаленных силикатов сначала в 500 раз превышало размер современной Луны, после чего началась конденсация. Только родившаяся Луна была расплавленным шаром, который постепенно остыл.

Видео, которое объясняет появление Луны с точки зрения столкновения с крупным объектом. Это визуализация гипотезы ударного образования нашего спутника с малой энергией столкновения без испарения мантии:

Калий — основной аргумент

Группа американских геохимиков решила проверить справедливость гипотезы, сравнив содержание изотопов калия в лунных и земных образцах пород. Как оказалось, в лунных породах больше тяжелого изотопа калия (калий-41), чем в земных. По мнению специалистов, такая ситуация возможна, если Луна формировалась при давлении, которое в десять раз превышало атмосферное давление на Земле (современной Земле). А это, как утверждают американцы, является косвенным доказательством правоты сторонников второго варианта образования нашего спутника. Есть и другое косвенное подтверждение, здесь тоже проверялись изотопы, но не калия, а цинка.

Как видим, камни тоже могут говорить. Нужно только уметь наладить с ними «диалог» и правильно оценить ответы.

Другие гипотезы:

Кроме гипотезы «большого удара» есть и другие:

• Гипотеза центробежного разделения: авторы этой гипотезы утверждают, что протоземля вращалась очень быстро, настолько быстро, что под воздействием центробежных сил от нее отделилась часть, из которой образовалась Луна;
• Гипотеза захвата: здесь предполагается, что Земля и Луна были сформированы в разных регионах Солнечной системы. Но Луна, проходя мимо Земли, была захвачена гравитационным полем последней;
• Гипотеза совместного образования: Луна и Земля были образованы одновременно, рядом друг с другом;
• Гипотеза испарения: об этой гипотезе говорилось выше, похоже, сейчас она стала основной;
• Гипотеза многих лун: на орбите Земли находилось несколько объектов небольшого размера, из которых сформировалась современная Луна.

Источник: geektimes.ru/post/280388/