Згідно з найбільш широко прийнятою теорією, Місяць утворився приблизно 4,5 мільярда років тому, коли об’єкт розміру Марса на ім'я Тея зіткнувся із Землею (ака. Гіпотеза гігантського впливу). Цей вплив викинуло значну кількість сміття, яке поступово зростало, утворюючи єдиний природний супутник Землі. Одним з найбільш переконливих доказів цієї теорії є той факт, що Земля і Місяць надзвичайно схожі за складом.
Однак попередні дослідження з комп’ютерним моделюванням показали, що якби Місяць створювався гігантським ударом, він мав би зберегти більше матеріалу від самого ударника. Але згідно з новим дослідженням, проведеним командою з університету Нью-Мексико, можливо, що Земля і Місяць не такі схожі, як вважалося раніше.
Дослідження, що описує їх результати, під назвою "Виразні композиції ізотопів кисню Землі та Місяця", нещодавно з'явилося в журналі Природа Геологія. Дослідження проводили Ерік Дж. Кано та Закарі Д. Шарп з відділу наук про Землю та планетарні науки ООН і Чарльз К. Ширер з Інституту метеоретики ООН.
Теорія про те, що Земля і Місяць колись були єдиним тілом, існує з 19 століття. Але лише після того, як астронавти Аполлона повернули зразки гірських порід, вчені отримали остаточні докази того, що Земля і Місяць утворилися разом. Ці зразки показали, що подібно до Землі, Місяць складався з силікатних мінералів та металів, диференційованих між металевим ядром та силікатною мантією та земною корою.
Хоча на Місяці менше заліза і менше на шляху легших елементів, Гіпотеза про гігантські впливи це досить добре пояснює. Залізо, особливо важкий елемент, було б збережене Землею, поки тепло і вибухова сила удару призвели до того, що більш легкі елементи киплять і викидаються в космос. Решта матеріалу з Землі та Теї потім охололи б і потім змішалися, щоб утворити Землю і Місяць, як ми їх знаємо сьогодні.
Ця теорія також пояснює швидкість і природу, з якою Місяць навколо Землі; зокрема про те, як це впорядковано замкнуто на нашій планеті. Однак попередні дослідження, що стосувались комп'ютерного моделювання, показали, що в цьому сценарії приблизно 80% Місяця має складатися з матеріалу, який походить з Теї.
Це представляє серйозну проблему для астрономів та геологів, і для цього було розроблено різні теорії. За одним сценарієм Тея була схожа за складом Землі, що пояснювало б, чому Земля і Місяць здаються такими подібними. В іншому змішування матеріалів було дуже ретельним, до того, що і Земля, і Місяць зберігають елементи Теї.
На жаль, ці пояснення або не відповідають тому, що ми знаємо про Сонячну систему, або представляють власні теоретичні проблеми. Щоб пролити світло на це, Кано та його колеги вважали ключовою невідповідністю гіпотезі гігантського впливу. В основному, коли вчені досліджували зразки місячних гірських порід Аполлона, вони відзначали, що значення ізотопів кисню практично були ідентичними тим, які знайдені в скелях, що знаходяться тут, на Землі.
Якщо гіпотеза гігантського впливу правильна, то попередники Землі та Місяця або мали однакові значення для початку, або після події удару відбулася велика гомогенізація. Для вирішення цього питання Кано та його колеги провели високоточний аналіз ізотопів кисню для ряду різних місячних порід. Вони виявили, що місячні породи виявляли більш високі концентрації більш легких ізотопів кисню, ніж Земля.
Крім того, відмінності збільшують глибші зонди від кори до мантії. Вони пов'язують це з тим, що земна кора там, де сміття з Землі та Теї змішалося б, тоді як у внутрішніх приміщеннях, де матеріал з Теї був би сконцентрований. Як вони підсумовують у своєму дослідженні:
«Значення ізотопного вмісту кисню у зразках місячних співвідносяться з літологією, і ми пропонуємо, що відмінності можна пояснити змішуванням між ізотопно легкими парами, що утворюються при ударі, та найвіддаленішою частиною раннього місячного магматичного океану. Наші дані говорять про те, що зразки, отримані з глибокої місячної мантії, які є ізотопно важкими порівняно із Землею, мають ізотопні композиції, які є найбільш репрезентативними для протимісячного удару "Theia". "
Підводячи підсумок, результати досліджень команди показують, що Земля та Тея не були схожими за складом, що дає перші остаточні докази того, що Тея, ймовірно, утворилася далі від Сонця, ніж Земля. Аналогічно, їх робота показує, що окремі ізотопні композиції кисню Теї та Землі не були повністю гомогенізовані впливом, що утворює Місяць.
Це дослідження враховує дослідження, які нещодавно проводили команда з Єльського та Токійського технологічного інституту. Згідно з їхньою роботою, Земля все ще була гарячою кулькою магми, коли відбувався удар, що утворює Місяць. Це те, що дозволило б втратити в космосі матеріал з Теї, а матеріал із Землі швидко згустився, утворюючи Місяць.
Незалежно від того, чи загубили матеріал з Теї космос чи зберегли його як частину внутрішнього простору Місяця, питання, яке вчені зможуть вивчити більш повно завдяки багатьом місіям повернення зразків, які відбуватимуться в найближчі роки. Сюди входить НАСА відправляти космонавтів назад до місячної поверхні (Проект Артеміди) та кілька роверів, надісланих КитаємЧанг 5 і Чанг 6 місії).
Ці та інші таємниці про єдиний супутник Землі мають хороший шанс відповісти незабаром!
