Возникновение Луны потребовало несколько мегаимпактов

Геофизики из Института Вейцмана и Израильского технологического института Технион предложили новый механизм возникновения Луны. В отличие от общепринятой в мировой науке модели одиночного гигантского столкновения, ученые предполагают, что таких столкновений было несколько — они породили около 20 малых лун, которые затем «слиплись» в нынешнюю Луну. По словам авторов, эта модель объясняет совпадение изотопного состава лунных пород с земными — основной контраргумент против гигантского столкновения. Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience, кратко о нем сообщает издание Science News.

Основная гипотеза происхождения Луны — гигантское столкновение («мегаимпакт»). Согласно этой гипотезе, прото-Земля столкнулась с небесным телом с размерами, сопоставимыми с Марсом (его называют Тейей). Это привело к выбросу значительного количества материала на околоземную орбиту и увеличило скорость вращения будущей Земли до одного оборота в пять часов. Со временем в обломочном диске произошла аккреция — слипание материала. Это привело к формированию Луны, которая за счет приливного воздействия замедлила Землю до нынешней скорости вращения.

Главный контраргумент к этой гипотезе — неожиданное совпадение изотопных составов кислорода, титана и вольфрама в лунной породе с земным. Под изотопным составом водорода, например, понимается соотношение изотопов водорода-1, водорода-2 (дейтерия) и водорода-3 (трития) в образцах. Эти соотношения уникальны для небесных тел Солнечной системы: к примеру, для Марса и Земли они отличаются. Совпадение изотопных составов показывает, что в лунных породах очень мала доля пород Тейи. Важно отметить, что хотя изотопный состав для отдельных элементов на Земле и на Луне совпадают, химический состав небесных тел отличается. К примеру, на Луне меньше железа. 

Авторы новой работы предложили способ объяснить преобладание земных пород на Луне. Для этого геофизики предположили, что столкновений было несколько, с интервалом в миллионы лет. В компьютерном моделировании ученые допускали столкновения Земли с объектами в десять-сто раз менее массивными. По словам авторов, моделирование гигантского столкновения дает наблюдаемые изотопные соотношения лишь в 1-2 случаях из ста, а модель многократных столкновений дает вероятность совпадения изотопных составов в десятки процентов. 

После каждого столкновения вокруг Земли формировался обломочный диск, который за несколько столетий сегрегировал — в нем возникали массивные луны. После нескольких столкновений спутников становилось больше — они сталкивались между собой. Часть из них терялась, часть оставалась на своих орбитах. На создание современной Луны, согласно расчетам авторов, требовалось около 20 таких миниатюрных мегаимпактов.

Ранее группа американских геофизиков предложила другое решение проблемы совпадения изотопного состава. Ученые допустили, что сила столкновения была гораздо выше, чем считалось ранее и сделали новые оценки изотопного состава и орбиты Луны. Они оказались несколько ближе к реальным данным, нежели традиционная модель.

Помимо теории мегаимпакта существуют другие гипотезы происхождения Луны. К примеру, модель Галимова-Кривцова. Согласно ей, Земля и Луна возникли одновременно из быстровращающегося газо-пылевого облака. Эта модель лучше объясняет сходство изотопных составов небесных тел, но не объясняет высокий угловой момент системы Земля-Луна. 

Владимир Королёв