Соотношение изотопов титана на Луне подобно земному, даже лучше чем ожидалось. (Courtesy: NASA)
Moon's ratio of titanium isotopes is more similar to that on Earth than expected.
Сомнения бросают тень на модели формирования Луны
Международная группа исследователей утверждает, что почти весь материал, который составляет Луну, прибыл с ранней Земли. Эти выводы противоречат астрономическим моделям образования Луны в результате столкновения объекта размером с Марс с ранней Землей, в которых предполагается, что более 40% материала сформировавшего Луну - это части этого объекта, известного как «Тейя».
Исследование, опубликованное в
Nature Geoscience
, основано на популярном сценарии формирования Луны, который предполагает, что Тейя столкнулась с молодой прото-Землей и что этот гигантский удар выбросил диск, который затем стал вращаться вокруг Земли. Диск, как полагают, конденсировался в течение нескольких веков, а затем быстро увеличился до формы Луны, какой мы теперь ее и знаем. Многочисленные моделирования этого сценария предполагают, что более 60% материала диска составляло вещество из мантии Земли, а остальные 40% приходятся на материал с Тейи. Это означает, что различие геохимического строения Земли и Тейи должно быть найдено в лунном веществе, а вещество Тейи тогда легко отличить от материала Земли.
Коварный титан
Но Джунджун Чжан (Junjun Zhang) из Чикагского университета в США и его коллеги из Швейцарии сравнили относительное содержание изотопов титана в образцах горных пород Земли и Луны - после исправления лунного распределения на «шум», который может быть вызван космическими лучами ? и они обнаружили, что содержания изотопов идентичны с высоким уровнем согласия: около четырех частей на миллион. По словам исследователей, эта изотопная однородность титана наводит на мысль, что Луна состоит почти полностью из материала мантии Земли. Этот результат, кажется, противоречит самым многочисленным моделям гигантского столкновения или предполагает, что состав Тейи был удивительно похож на состав Земли.
В прошлом, другие исследователи изучали изотопный состав лунного вещества, и обнаружили, что кремний, хром, вольфрам и изотопы кислорода на Земле и в лунном вещества очень схожи. Распределение кремния, хрома и вольфрама, используемые для численного моделирования в моделях с гигантским столкновением, берутся в предположении, что состав Тейи очень похож на состав Марса. Но, как и с изотопами титана, следы изотопа кислорода, как в земных, так и в лунных породах настолько похожи, что вклад Тейи в материал диска формировавшего Луну, составляет не более чем несколько процентов.
Близнец Земли?
Исследователи рассматривают возможность того, что Тейя имеет состав удивительно похожий на состав Земли, но они также указывают в статье, что «эта идея кажется надуманной и требует специальных условий для эмбриона [Тейя], чтобы иметь такой же изотопный состав титана, кислорода и вольфрама как и у растущей планеты [Земли]». Исследователи предлагают альтернативный сценарий, в котором изотопные различия между веществом Земли и Тейи могло быть стерто во время летучего обмена веществ после столкновения. Но для титана это нереалистичные сценарии ? так как для этого потребуется чрезвычайно медленное охлаждение диска формирующейся Луны или крупномасштабное турбулентное перемешивание. В настоящее время рассматриваются и другие возможности, в том числе то, что лунный материал может быть создан путем обмена материалом между океанической магмой Земли и прото-лунным диском, или, будучи сброшенным с быстро вращающейся Земли после столкновения.