Согласно новому исследованию, во время которого международной командой ученых были исследованы изотопы титана в 24 отдельных образцах лунных пород и почвы, существующая теория происхождения Луны должна быть пересмотрена. Результаты работы, проделанной геохимиком Чикагского университета Жуньжунь Джань в сотрудничестве с коллегой Бернского университета, были опубликованы 25 марта 2012 года в электронном журнале Nature Geoscience.

Общепринятая теория

Согласно одной из теорий, в начале своего существования молодая Земля столкнулась с гипотетической планетой Теей, сравнимой по размерам с Марсом. В результате столкновения от Земли отделился диск с магмой, который стал вращаться по орбите нашей планеты, постепенно затвердевая и превращаясь в то, что мы называем Луной. Если учитывать законы физики, не менее 40% вещества на Луне должно было принадлежать Тее, а 60% – Земле. А значит, в образцах Луны должны присутствовать легко отличимые геохимические составляющие двух объектов.

Новая теория

Согласно полученным в ходе исследования данным большая часть вещества, из которого состоит Луна, принадлежала молодой Земле. Это открытие противоречит существующей теории.

Исследователи сравнили изотопный состав титана в лунных и земных образцах, учитывая при этом случайные изменения состава лунных образцов в связи с влиянием космических лучей. Учеными использовался масс-спектрометр для выполнения точных измерений титана-50 и титана-47 в породах Луны, собранных в 70-ых во время миссии Аполлон. Они обнаружили, что изотопный состав титана на Земле схож с титановым составом на Луне на 99,999996%. А так как считается, что схожесть инородных объектов с Землей (к примеру, метеоритов) обнаруживается в одном случае из 150, то, скорее всего, Тея имела иной, отличный от земного изотопный состав. Следовательно, результаты нового исследования обнаруживают, что Луна почти полностью состоит из земной мантии.

В прошлом ученые сравнивали изотопный состав кремния, хрома, вольфрама и кислорода в образцах Земли и Луны, который обнаруживал значительные сходства. Но также считается, что изотопный состав кремния, хрома и вольфрама подобен составу Марса, чего нельзя сказать о титане. Что касается кислорода, то при столкновении Земли с Теей мог произойти обмен веществом, вплоть до максимального насыщения равного Земле, так как кислород легко испаряется. Этого, однако, нельзя сказать про титан, который испаряется не так легко. И хотя это гипотетически возможно, считается, что при столкновении с Теей Земля не могла передать идентичный своему состав титана.

Новое исследование не просто находит еще одно сходство Луны с Землей, а дает возможность лучше взглянуть на теорию о происхождении Луны. Возможность формирующейся на тот момент Земли столкнуться с идентичным по изотопному составу кислорода, титана и вольфрама объектом почти нереальна, хотя и не исключается. С другой стороны, столкновение могло быть настолько сильным, что уникальная структура Теи могла быть уничтожена в результате интенсивного обмена материей. Но такое развитие событий должно было сопровождаться нереальными условиями, как очень медленное охлаждение образовывающегося на тот момент диска Луны или крупномасштабный активный обмен элементами. Луна также могла образоваться от отколовшейся части молодой Земли, сила вращения которой была слишком большой – превышающей гравитационную силу.

Ученые не отказываются от теории столкновения. Новая модель может, к примеру, предполагать вмешательство протопланеты, в два раза массивней Марса, в результате которого мог измениться изначальный изотопный состав молодой Земли, и образовалась Луна.