Почему происхождение Луны по-прежнему остается загадкой?

Тайна появления Луны — одна из самых старых в астрономии. Мы до сих пор не знаем, как именно сформировался спутник нашей планеты, и как давно это произошло. Портал universetoday.com рассказал, почему на этот вопрос до сих пор нет ответа, и какие теории считаются самыми вероятными.

Пока ученые не до конца понимают, когда и как сформировалась Луна. Единственное, в чем согласны специалисты, так это в том, что планета начала формироваться примерно 4,51 млрд лет назад в результате столкновения Земли и Тейи — огромного гипотетического объекта. Однако размеры Тейи, по разным теориям, варьируются от прото-Меркурия до объекта, по габаритам на 50% меньше нынешней Земли. Наиболее актуальные гидродинамические модели свидетельствуют о том, что объект может быть еще больше; подобная гипотеза может объяснить, почему образцы лунных скал, собранные астронавтами миссии «Аполлон», по химическому составу похожи на вулканические базальты.

Конечно, столкновение с Тейей оказало значительный эффект и на Землю; по факту, оно «перезагрузило» историю нашей планеты. При ударе то, что позже стало Луной, изначально было раскаленным шаром магмы, нагретым до тысяч градусов. Для того, чтобы эта магма затвердела и превратилась в минералы, она должна сначала остыть.

Именно этот вопрос и занимает многих ученых: сколько времени прошло с момента столкновения, прежде чем магма остыла и стала породой? Прикинуть даже примерные рамки очень тяжело, но специалисты продолжают извлекать много ценной информации из образцов лунной породы.

Камень Бытия, забранный астронавтами «Аполлона» с Луны — пожалуй, самый хорошо известный образец лунного грунта. Его возраст составляет 4,46 млрд лет, и он почти целиком состоит из плагиоклаза — легкого белого минерала, который обычно содержится в верхних слоях магмы. Для того, чтобы он отложился, нужны огромные объемы магмы, и пока это лучшее объяснение природы лунного грунта.

Именно отражения света от кристаллов плагиоклаза заставляют Луну выглядеть белой. А тот факт, что планета целиком покрыта этим минералом, говорит о том, что она может быть верхушкой древнего, очень большого резервуара магмы. Правда, для того, чтобы проверить подобную гипотезу, нужно создать высочайшее давление и температуру — иначе не получится воссоздать и изучить условия, при которых изначально могла сформироваться Луна.

Над этим активно работают сотрудники Амстердамского свободного университета: по их мнению, новорожденная Луна была целиком расплавленной. В лаборатории ученые использовали резистивное нагревание, чтобы раскалить несколько кубических миллиметров материи до температуры свыше 1 700 градусов Цельсия при давлении до 250 000 земных атмосфер. На Луне максимально давление составляет примерно 50 000 атмосфер, что позволяет геологам и астрономам скопировать условия внутри планеты.

Проблема лишь в том, что гидродинамические симуляции, рассчитывающие физические свойства системы Земли-Луны, не очень совпадают с химической композицией планет. Классические симуляции предсказывают, что Луна должна состоять совсем из других химикатов — но в реальности лунные камни похожи на земные больше, чем должны.

На сегодняшний день парадигма предполагает два сценария. Первый допускает, что Земля почти сформировалась, но маленький импактор размером с Меркурий столкнулся с планетой на высокой скорости и под большим углом. А второй — что наша планета тогда сформировалась лишь наполовину, и Луна состоит из небольшого фрагмента перемешанных пород Земли и Тейи. После столкновения легкий силикатный материал мог стать Луной, а более плотное вещество — стать крупным, насыщенным железом ядром Земли.