Тейя: разгадка тайны прародительницы Луны

Космическая драма, разыгравшаяся около 4,5 миллиардов лет назад, навсегда определила судьбу нашей планеты. Представьте себе молодую, еще формирующуюся Землю, мир расплавленной магмы и бурлящих вулканов. И вот на него обрушивается другая планета, Тейя, — удар был такой мощи, что он едва не разорвал Землю на части, а в космос выплеснулись реки расплавленного вещества. Из этого катаклизма, величайшего в земной истории, родилась Луна — наш вечный спутник и немой свидетель давней катастрофы. Но что это было за таинственное небесное тело, столь кардинально изменившее ход развития мира? Ответ на этот вопрос ученые искали очень долго, и лишь теперь, благодаря новым исследованиям, проступает портрет загадочной планеты.

Поскольку сама Тейя была полностью уничтожена в результате столкновения, искать ее следы пришлось в составе современных Земли и Луны. Международная команда исследователей под руководством Института исследований солнечной системы Макса Планка и Чикагского университета предприняла ювелирную работу по изучению изотопных «отпечатков пальцев» в земных и лунных породах.

Изотопы — это разновидности атомов одного и того же элемента, отличающиеся массой, а их соотношение служит надежным паспортом, указывающим на происхождение материала. В ранней Солнечной системы это соотношение варьировалось в зависимости от расстояния до Солнца, поэтому состав планеты хранит память о том, где она родилась.

Ученые с беспрецедентной точностью проанализировали соотношения изотопов железа, а также хрома, молибдена и циркония в образцах земных пород и лунного грунта, доставленного миссиями «Аполлон». Результат подтвердил давно известный парадокс: Земля и Луна, несмотря на разное происхождение, имеют практически неразличимый изотопный состав.

Это сходство, однако, не упрощает, а лишь усложняет задачу, оставляя место для множества сценариев столкновения. Чтобы разгадать эту головоломку, исследователи применили метод обратной разработки: они проанализировали, какие начальные условия — состав и размеры Тейи, а также состав ранней Земли — могли привести к наблюдаемому сегодня изотопному сходству.

Ключ к разгадке лежал в различном поведении элементов. Одни, подобно железу и молибдену, в основном ушли в формирующееся металлическое ядро молодой Земли, и то их количество, что осталось в мантии, могло быть доставлено уже Тейей. Другие, как цирконий, остались в мантии, записав в себе всю историю планеты. Сопоставляя эти данные, ученые смогли математически исключить множество невероятных сценариев.

Наиболее убедительная картина, вырисовывающаяся в результате расчетов, такова: Тейя не была чужеродным странником из далеких окраин Солнечной системы. Напротив, большинство строительных блоков как Земли, так и Тейи, возникло во внутренней ее части. Земля и Тейя, вероятно, были соседями, сформировавшимися в одной области протопланетного диска, причем Тейя, возможно, возникла даже ближе к Солнцу. Ее состав не полностью соответствует ни одному из известных классов метеоритов, что указывает на присутствие в ней ранее неизвестного вещества, характерного именно для области близкой к Солнцу.

Таким образом, древнее столкновение, оказывается, было не встречей с случайным гостем из межзвездной тьмы, а скорее трагическим столкновением близких соседей, чьи судьбы были переплетены с самого начала. Эта катастрофа, стершая с лица Земли ее раннюю историю, в конечном счете подарила ей стабилизирующий спутник и, вероятно, сделала возможным само возникновение жизни.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях