Катастрофічне зіткнення, яке породило Місяць і стало однією з найвизначальніших подій в ранній історії Землі, могло бути спровоковане не далеким прибульцем, а планетою-побратимом, що розвивалася прямо поруч. Такі висновки містяться в новому науковому дослідженні. Приблизно 4,5 мільярда років тому світ розміром з Марс врізався в молоду Землю з такою потужною силою, що розплавив значні ділянки мантії нашої планети та викинув в космос диск розплавлених уламків. Цей матеріал згодом згуртувався, утворивши Місяць, який ми знаємо сьогодні. Вчені тривалий час підтримували цю “гігантську ударну” теорію походження, однак звідки прийшов давно втрачений світ, названий Теєю, і з чого він складався, залишалося таємницею.
Проте новий аналіз місячних зразків, зібраних під час місій «Аполлон», а також земних порід і метеоритів, тепер стверджує, що Тея, подібно до Землі, була кам’янистою планетою, яка сформувалася у внутрішній частині Сонячної системи – ймовірно, навіть ближче до Сонця, ніж наша планета. Тимо Хопп, геофізик з Інституту досліджень Сонячної системи Макса Планка в Німеччині, який очолював це дослідження, зазначив, що Тея і прото-Земля походили з однієї області внутрішньої Сонячної системи. Інститут досліджень Сонячної системи Макса Планка – це одна з провідних світових наукових установ, що спеціалізується на вивченні Сонця, планет та інших об’єктів нашої зоряної системи. Ці відкриття, детально описані в статті, опублікованій 20 листопада у престижному журналі «Science», підтверджують класичну картину того, як формувалися кам’янисті планети мільярди років тому. За словами Хоппа, результати дослідження не додають нового повороту в механізм, а навпаки, “дуже добре узгоджуються з тим, що ми очікуємо від класичної теорії формування планет земної групи”.
Бурхлива молодість планет
У бурхливі перші сто мільйонів років після утворення Сонця внутрішня Сонячна система була переповнена десятками або сотнями планетних ембріонів – світів розміром від Місяця до Марса, які часто стикалися, зливалися або виштовхувалися на нові орбіти гравітаційним хаосом раннього формування планет, а також потужним тяжінням Юпітера. Наша Сонячна система, зокрема її внутрішня частина, є домом для чотирьох кам’янистих планет – Меркурія, Венери, Землі та Марса, що сформувалися з протопланетного диска, а Юпітер, найбільша планета, відіграв визначальну роль у формуванні динаміки ранньої Сонячної системи своїм масивним гравітаційним полем. Хопп зазначає, що Тея була одним з численних планетних ембріонів, з яких утворилися наші світи. Однак місячні зразки, доставлені місіями «Аполлон», показали, що Земля і Місяць майже хімічно ідентичні. Місії «Аполлон» – це серія пілотованих космічних польотів США, які між 1969 і 1972 роками доставили на Місяць дванадцять астронавтів, зібравши цінні зразки, що нині є важливим матеріалом для наукових досліджень. Ця дивовижна схожість, за словами вчених, надзвичайно ускладнила визначення місця народження Теї.
Щоб пролити світло на цю загадку, Хопп та його колеги шукали дрібні хімічні сліди, залишені зіткненням у мантії Землі – мікроскопічні домішки таких елементів, як залізо і молібден. Ці елементи повинні були опуститися до ядра Землі, якби вони були присутні на ранніх етапах формування планети. Їхнє виживання в породах мантії сьогодні свідчить, що ці елементи з’явилися пізніше, ймовірно, були принесені Теєю під час гігантського удару. Таким чином, вони містять цінну інформацію про склад втраченої планети, стверджують дослідники.
Свідчення з Місяця
Дослідники проаналізували шість місячних зразків, привезених місіями Аполлон-12 та Аполлон-17, а також п’ятнадцять земних порід. Серед земних зразків були матеріали з вулкана Кілауеа на Гаваях – одного з найактивніших вулканів світу, що є безцінним природним об’єктом для геологічних досліджень, а також метеорити, знайдені в Антарктиді та збережені у великих музейних колекціях. Антарктида – це унікальний континент, відомий своїми холодними та сухими умовами, які ідеально зберігають метеорити протягом тисячоліть, перетворюючи її на справжній скарб для науковців.
Команда зосередилася на надзвичайно тонких відмінностях в ізотопах заліза – різних варіаціях цього елемента. Недавні дослідження показують, що ці відмінності можуть точно вказати, де саме матеріал сформувався відносно Сонця. Вони поєднали ці вимірювання заліза з ізотопними сигнатурами молібдену та цирконію, а потім порівняли отримані результати з відомими складами метеоритів, щоб визначити, які планетні “будівельні елементи” могли утворити Тею.
Серед сотень змодельованих сценаріїв – від невеликих ударних об’єктів до тіл, що становили майже половину маси Землі – єдина конфігурація, яка успішно відтворила хімічний склад Землі та Місяця, була та, в якій Тея сформувалася у внутрішній Сонячній системі. Згідно з дослідженням, Тея, ймовірно, була кам’янистим світом з металевим ядром, що містив приблизно від 5 до 10% маси Землі.
Моделі також виявили, що як прото-Земля, так і Тея містили матеріал з “недослідженого” резервуару внутрішньої Сонячної системи – типу матерії, відсутньої у всіх відомих колекціях метеоритів. Цей загадковий компонент, ймовірно, сформувався надзвичайно близько до Сонця, в регіоні, де ранній матеріал або був поглинутий Меркурієм, Венерою, Землею та Теєю – або ніколи не вижив як вільно плаваючі тіла, здатні стати метеоритами.
Хопп припустив, що це може бути “лише упередженість вибірки”. Він додав, що зразки з Венери або Меркурія, можливо, колись розкриють більші частки цього відсутнього матеріалу і можуть зрештою “підтвердити або відхилити наш висновок”.
Хоча дослідження прояснює, що Земля і Тея, ймовірно, були місцевими “побратимами”, питання про те, як гігантський удар настільки ретельно перемішав два світи, що їхні хімічні ідентичності стали майже нерозрізненними, залишається відкритим, зазначив Хопп. Розгадка цієї таємниці може розкрити останній відсутній розділ у бурхливій історії походження Місяця – і може стати способом для повного розуміння того, як виникли наш Місяць і Земля.
