Более 4,5 миллиардов лет назад, катаклизмическое столкновение Земли с объектом размером с Марс, известным как Тейя, привело к формированию нашей Луны. Новые исследования показывают, что это было не случайное событие: Тейя могла образоваться в том же регионе ранней Солнечной системы, что и Земля, что означает, что эти две планеты когда-то были небесными соседями. Это открытие меняет наше понимание рождения Луны и динамики ранней Солнечной системы.
Великое Столкновение и Что Мы Знаем
Столкновение Земли и Тейи стало определяющим моментом в истории нашей планеты, сформировавшим её состав, массу и орбиту. Однако, поскольку Тейя была полностью уничтожена при ударе, многие вопросы о её происхождении остаются без ответа. Ключевые неизвестные включают её размер, состав и точное место формирования в ранней Солнечной системе.
Учёные давно пытались реконструировать характеристики Тейи, анализируя остатки столкновения – Землю и Луну. Это новое исследование фокусируется на изотопных подписях элементов в образцах земных и лунных пород, чтобы сузить возможные варианты происхождения Тейи.
Изотопные Отношения Раскрывают Ключи
Ключ к реконструкции Тейи заключается в соотношениях различных изотопов (вариаций элементов с разным числом нейтронов). В ранней Солнечной системе изотопы не были распределены равномерно. Поэтому специфические изотопные соотношения внутри небесного тела могут указывать на то, образовалось ли оно ближе к Солнцу или дальше от него.
Исследовательская группа изучила изотопы железа, хрома, молибдена и циркония в 15 земных породах и шести лунных образцах, собранных астронавтами «Аполлона». Анализ подтвердил тесную связь между Землёй и Луной, что уже было известно из других изотопных исследований. Однако эта команда пошла дальше, сравнив изотопные соотношения с составом Земли, чтобы проверить различные сценарии размера и состава Тейи.
Мантия Земли Содержит Ключ
Критическая подсказка пришла из расплавленного ядра Земли, которое сформировалось в начале истории планеты и накопило тяжёлые элементы, такие как железо и молибден. Этот процесс обеднил мантию Земли (слой между корой и ядром) в этих элементах. Любое железо, найденное в мантии сегодня, вероятно, прибыло после формирования ядра, возможно, доставленное Тейей во время удара.
Как объясняет член команды Тостен Кляйн, «Состав тела архивирует всю его историю формирования, включая место его происхождения». Это предполагает, что Тейя доставила значительную часть железа в мантию Земли.
Аргумент в Пользу Внутренней Солнечной Системы
Чтобы уточнить свою модель, команда сравнила изотопные подписи Земли и Тейи с подписями, найденными в метеоритах – фрагментах астероидов, которые образовались вместе с планетами. Состав Земли соответствует смеси известных типов метеоритов из разных частей Солнечной системы. Однако, предсказанный состав Тейи не соответствует ни одному известному типу метеоритов. Это подразумевает, что Тейя могла образоваться из ранее неизвестных материалов, укрепляя аргумент в пользу того, что она образовалась ближе к Солнцу, чем Земля.
Это открытие бросает вызов предыдущим моделям, которые позиционировали Тейю как постороннего из внешней Солнечной системы. Оно предполагает, что ранняя внутренняя Солнечная система была более перенаселённой и динамичной средой, чем считалось ранее.
Новые исследования показывают, что Земля и Тейя, вероятно, были соседями в ранней Солнечной системе, рождёнными из одних и тех же материалов и условий. Это понимание не только уточняет наше представление о формировании Луны, но и поднимает более широкие вопросы о миграции планет и распределении материалов в ранней Солнечной системе.
