Химики о происхождении Луны

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2016, №11)

Новые результаты анализа лунных и земных скальных пород помогли уточнить основную гипотезу образования Луны («Nature», 2016, doi: 10.1038/nature19341).

 

s 20161118-1 hemoskop.jpg

Содержание нуклида 41К в образцах пород земного и лунного происхождения

 

В 1975 году Уильям Хартман и Дональд Дэвис разработали гипотезу, согласно которой Луна образовалась миллиарды лет назад в результате столкновения молодой Земли с протопланетой. Гипотетическую протопланету (она, как и Земля, находилась в стадии формирования) назвали Тейя. В соответствии с этой гипотезой гигантского столкновения удар Тейи пришелся почти по касательной. В результате большая часть ее вещества была выброшена на околоземную орбиту, из них собралась прото-Луна, которая впоследствии и стала нашим любимым естественным спутником. Чуть позже гипотезу модифицировали — стали считать, что на образование Луны пошли не только осколки Тейи, но и часть вещества земной мантии.

Гипотеза гигантского столкновения по-прежнему остается основным научным предположением, описывающим образование Луны. Однако увеличение точности измерений изотопного состава в последние два десятилетия позволило выявить некоторые изъяны в существующей модели. Если Луна образовалась главным образом из вещества Тейи, то ее породы должны отличаться по изотопному составу от земных. Однако в 2001 году обнаружили, что и в земных, и в лунных скальных породах содержатся одинаковые количества трех изотопов кислорода, что позволяет говорить о формировании Луны, главным образом, из материала мантии Земли, а не Тейи. Химикам также не удавалось найти различий в изотопном составе полулетучего элемента калия для земных и лунных пород. Поэтому в начале 2000-х годов исследователи предложили сценарий относительно низкого по энергии удара Тейи о Землю, после чего образовалась общая для двух небесных тел силикатная атмосфера, которая успела перемешаться и выровнять концентрации изотопов в обоих небесных телах еще до формирования Луны.

Новые исследования, которые провели Кун Вон из Университета Вашингтона в Сент-Луисе и Штейн Якобсен из Гарварда, указывают на то, что изотопные составы калия в породах земного и лунного происхождения незначительно различаются. Эти результаты не укладывается в классическую трактовку гипотезы гигантского столкновения, согласно которой Луна в основном сформировалась из осколков Тейи, а компоненты мантии Земли внесли в образование нашего спутника меньший вклад. Кун Вон считает маловероятным и низкоэнергетическое столкновение, подчеркивая, что эффективное смешение элементов прото-Земли и Тейи в любом случае не могло произойти из-за низкой скорости — поднявшаяся в результате столкновения пыль гораздо быстрее просто осела бы на Землю.

С помощью новой высокоточной методики измерения содержания изотопов калия Вон и Якобсен обнаружили, что семь образцов лунного грунта, доставленных на Землю «Аполлонами», содержат больше тяжелых изотопов калия по сравнению с земными образцами. Таким образом, хотя идентичное изотопное распределение кислорода в образцах с Земли и Луны однозначно говорит о смешении Земли и Тейи в результате столкновения, даже незначительные различия в составе калиевых изотопов позволяют предположить механизм этого смешения. По словам Вона и Якобсена, единственный процесс, который мог вызвать такую картину, — столкновение, приведшее к выделению большого количества энергии с последующим избирательным осаждением более тяжелых изотопов калия в формировавшейся Луне. Изотопное распределение калия оказалось существенным аргументом для корректировки астрономической гипотезы.

Разные разности

31.05.2017 14:02:00
...космический аппарат «Кассини» в последний раз прошел мимо Титана, крупнейшего спутника Сатурна, и направляется в область между планетой и ее кольцами, через которую пройдет 22 раза, а затем, в сентябре 2017 года, нырнет в атмосферу Сатурна («Nature», 2017, 544, 7649, 149—150, doi:10.1038/544149a)...
>>
30.04.2017 10:57:00
...международная коллаборация биологов создала дрожжи с искусственными хромосомами — первый эукариотический организм с синтетическим геномом («Science», 2017, 355, 6329, 1040—1044, doi: 10.1126/science.aaf4557, и другие материалы этого номера)...
>>
30.03.2017 14:30:00
...на карликовой планете Церере в астероидном поясе есть органическое вещество, и оно, по-видимому, не занесено извне, а образовалось на месте («Science», 2017, 355, 6326, 719—722, doi: 10.1126/science.aaj2305)...
>>
25.02.2017 11:23:00
...появилось сообщение, что в Гарвардском университете получен металлический водород — материал, способный совершить переворот в энергетике и ракетостроении («Science», 2017, doi: 10.1126/science.aal1579)... >>
30.01.2017 12:15:00
...с 2005 по 2015 год ожидаемая продолжительность жизни людей увеличилась в 188-ми из 195 исследованных стран и территорий, причем в 120 странах — больше, чем прогнозировалось («Lancet», 2016, 388, 10053, 1459—1544, doi: 10.1016/S0140-6736(16)31012-1, www.thelancet.com/gbd)... >>