Луна могла сформироваться всего за пять часов после столкновения Земли с Тейей — новое исследование
Луна могла сформироваться не за тысячи или миллионы лет, а всего за несколько часов после столкновения молодой Земли с протопланетой Тейей размером примерно с Марс. Новое компьютерное моделирование показало, что в одном из сценариев полноценный спутник возник уже примерно через пять часов после космической катастрофы.
Ученые смоделировали сверхбыстрое формирование Луны после столкновения Земли
Изображение сгенерировано Gemini // Источник изображения: Gemini
Согласно наиболее распространенной гипотезе происхождения Луны, около 4,5 млрд лет назад Земля столкнулась с Тейей. Удар выбросил огромное количество вещества на околоземную орбиту, где из него впоследствии сформировалась Луна.
Команда под руководством Адин Дентон из Юго-Западного исследовательского института США провела более детальное моделирование этого события. В отличие от многих предыдущих расчетов, ученые учитывали не только движение вещества после столкновения, но и его физическую прочность, которая зависит от температуры молодых планет.
Этот фактор оказался ключевым. Горячее вещество легче деформируется и разрушается, а холодное становится прочнее. Поэтому результат столкновения Земли и Тейи мог сильно зависеть от того, насколько успели остыть обе планеты к моменту удара.
Если столкновение произошло через 100–150 млн лет после формирования планет, Тейя могла уже значительно остыть. В этом случае она была бы более прочной, часть протопланеты могла пережить удар, а вокруг Земли образовался бы диск обломков, из которого Луна формировалась бы постепенно.
При столкновении менее чем через 60 млн лет после образования планет картина менялась. Более горячая и пластичная Тейя практически полностью разрушалась, выбрасывая на орбиту большое количество вещества.
Именно такой сценарий привел к самому неожиданному результату моделирования. При температурах, близких к использовавшимся в классических моделях гигантского столкновения, уже примерно через пять часов после удара вокруг Земли формировалась цельная Луна.
Похожий сверхбыстрый сценарий впервые подробно появился в моделировании NASA в 2022 году. Новые расчеты показывают, что он может быть физически правдоподобным, если учитывать температуру и прочность вещества столкнувшихся протопланет.
При этом остается важная нерешенная проблема. Согласно моделям, значительная часть лунного вещества должна происходить из мантии Тейи, а вклад земной мантии оказывается сравнительно небольшим. Однако реальные образцы лунного грунта по изотопному составу во многом похожи на земные породы. Существующие модели пока не могут полностью объяснить такое сочетание сходств и различий.
Новые расчеты могут помочь точнее определить условия и время формирования Луны. Химический состав спутника, содержание летучих веществ и другие его характеристики можно сопоставить с моделями столкновения при разных температурах Тейи.
Результат важен и для изучения экзопланет. Если спутники каменистых планет действительно способны формироваться всего за несколько часов после столкновения, а диски обломков существуют недолго, то непосредственно наблюдать рождение таких экзолун будет гораздо сложнее, чем предполагалось.