Происхождение Луны

Когда в 1969 году человек впервые высадился на поверхность Луны, одной из важнейших задач этой миссии была доставка на Землю образцов лунного грунта. Исследователи очень надеялись, что его анализ позволит ответить на вопрос о том, как образовался естественный спутник нашей планеты. Но однозначного ответа ученым тогда получить не удалось.

Недавно доступ к образцам лунного грунта - этим бесценным сокровищам НАСА - получила группа немецких специалистов. Результаты выполненного ими нового высокоточного анализа опубликованы теперь в журнале Science. И они, похоже, впервые могут быть интерпретированы как более или менее весомый аргумент в пользу одной из основных теорий происхождения Луны.

Гипотезы

Вообще-то таких теорий в разное время было предложено немало. Наиболее вероятными считались три взаимоисключающих гипотезы. Одна - гипотеза захвата, согласно которой Луна сформировалась независимо от Земли и была позднее захвачена ее гравитационным полем. Другая - гипотеза совместного образования, согласно которой Земля и Луна сформировались из единого газопылевого облака. И третья - гипотеза центробежного отделения, согласно которой Луна оторвалась от Земли под действием центробежных сил.

Однако анализ доставленных американскими астронавтами образцов лунного грунта поставил все эти гипотезы под сомнение. Ученым пришлось выдвинуть новую - гипотезу столкновения, согласно которой Луна сформировалась в результате столкновения протопланеты Земля с другим крупным космическим телом - протопланетой Тейя. Вот эту-то гипотезу, похоже, и подкрепляют полученные теперь новые данные.

Компьютерное моделирование - это одно,..

Большинство исследователей склоняются к предположению, что столкновение это произошло на заре существования Солнечной системы, то есть около 4,5 миллиардов лет назад, что Тейя была размером с Марс и что удар пришелся почти по касательной - это и спасло Землю от полного разрушения. "Нужно представлять себе дело так, что эти тела перемещались в пространстве со скоростями 30-40 тысяч километров в час, - говорит Даниель Херварц (Daniel Herwartz), научный сотрудник Института геологии и минералогии Кельнского университета. - При столкновении столь крупных тел в космос было выброшено огромное количество обломков, которые образовали обращающееся вокруг Земли облако. Из него-то, судя по всему, и сформировалась Луна".

Этот сценарий считается сегодня наиболее вероятным, хотя и не доказанным и не свободным от противоречий. "Если выполнить компьютерное моделирование такого столкновения, то окажется, что обломки должны быть преимущественно от Тейи, - поясняет Даниель Херварц. - При столкновении Тейя разрушилась, одни фрагменты остались на Земле, другие оказались выброшенными в космос. Так что сегодня и Земля, и Луна состоят из смеси пород, некогда составлявших протопланету Земля и протопланету Тейя. Но если на Земле доля Тейи невелика, всего около 10 процентов, то на Луне она должна быть гораздо выше".

...а реальность - совсем другое

Таковы результаты компьютерных расчетов. А реальность выглядит совершенно иначе. До сих пор все попытки обнаружить различия в соотношении стабильных изотопов титана, вольфрама, кремния или кислорода между лунным грунтом, добытым космическими миссиями "Аполлон-11, 12 и 16" в период с 1969-го по 1972-й годы, и земной корой успехом не увенчались. Это соотношение при всех предыдущих анализах оказывалось идентичным - хотя, скажем, в метеоритах из разных районов Солнечной системы оно было несколько иным.

Так, может быть, просто Тейя по изотопному составу не отличалась от Земли? Новый анализ лунного грунта показал, что это все же не так. Андреас Пак (Andreas Pack), профессор изотопной геологии Геттингенского университета, поясняет: "Изотопы кислорода имеются и на Земле, и на Луне. И вот теперь нам впервые удалось обнаружить различия в соотношении этих изотопов. Различия крайне малы, но они есть".

Различия есть, но они крайне малы

Можно сказать и иначе: различия есть, но они крайне малы. Именно поэтому они до сих пор ускользали от внимания исследователей. "Если я возьму образец земной породы и сравню содержание в ней изотопов О-16 и О-17, то получу соотношение примерно 99,75 к 0,04, - поясняет ученый. - На Луне оно оказалось чуть-чуть иным". Конкретно этот "чуть-чуть" означает, что в лунном грунте на миллион атомов кислорода приходится на 12 атомов изотопа О-17 больше, чем на Земле.

Эти цифры позволяют также заново оценить, в какой пропорции образовали Луну бывшие земные породы и бывшие породы Тейи. До сих пор у ученых не было единого мнения на сей счет: доля Тейи в этих оценках варьировались от 8 до 90 процентов. Даниель Херварц говорит: "Наши новые данные дают основание полагать, что тут имеет место соотношение примерно 50 на 50".

Другие гипотезы по-прежнему живы

Впрочем, все это хоть и укрепляет позиции сторонников гипотезы гигантского столкновения, но в полной мере служить ее доказательством все же не может. Так что и гипотеза совместного образования, и гипотеза центробежного отделения по-прежнему имеют право на существование. Что признает и Даниель Херварц: "Эти теории не совсем мертвы, потому что можно представить себе и такую ситуацию: уже после образования Луны Землю интенсивно бомбардировали астероиды с отличным от земного изотопным составом, что и привело к тем расхождениям, которые мы теперь выявили. Хоть это и крайне маловероятно, но все-таки не исключено".