Зіткнення землі з гіпотетичною планетою тейєю, ймовірно, утворило місяць
Зіткнення Землі з гіпотетичною планетою Тейєю, ймовірно, утворило Місяць зовсім не так, як вважали раніше: потужний удар випарував більшу частину твердих порід нашої планети, різко роздувши її в розмірах, і саме з зовнішніх шарів цього пара виник наш природний супутник.
Американські вчені розробили нову методику визначення концентрації ізотопів калію і на її основі створили екзотичну теорію утворення Місяця, раніше ніколи не розглядалася науковим співтовариством. Відповідна стаття опублікована в журналі Nature.
C 1970-х років прийнято вважати, що Місяць утворився, коли 4,5 мільярда років тому гіпотетична планета розміром з Марс (Тейя) вдарила в прото-Землю. Однак останні 15 років ряд даних погано стикується з цією ідеєю. Майже будь-яка модель такого зіткнення показує, що Місяць не менше ніж на 60 відсотків повинна утворитися з Тейи. Але аналіз складу місячного грунту - як радянського, так і американського - вказав на те, що там те ж співвідношення ізотопів кисню, що і на Землі. Відомо також, що хімічний склад планет, що утворилися в різних регіонах Сонячної системи, повинен відрізнятися. Американські марсоходи фіксують, що ізотопний склад для Марса зовсім не такий, як для Землі.
Загальноприйнята модель формування Місяця.
Щоб пояснити цю суперечність, в 2015 році була запропонована нова модель, згідно з якою зіткнення тіл було "лобовим" і настільки потужним, що основна частина обох планет від нагрівання випарувалася. Гірські породи стали газом, проте його температура була така висока, що замість силікатної атмосфери над ядром планети виник суцільний покрив силікатної сверхкритической рідини. Так називають стан речовини, коли температура і тиск в ньому вище критичної точки. Через це йому одночасно властиві властивості як газу, так і рідини. Наприклад, надкритична рідина легко проникає крізь перешкоди як газ, але при цьому розчиняє тверді тіла, як рідина.
В такому середовищі матерія Тейи і прото-Землі могла швидко змішатися і стати хімічно однорідної за короткий час. У гіпотези було два основних недоліки. По-перше, якщо це було так, її, на перший погляд, було неможливо ні спростувати, ні переконливо довести. Адже склад Землі і Місяця тоді був би однаковим. По-друге, сценарій виходив занадто екзотичним. Він вимагав випаровування основної частини нашої планети після удару і її збільшення в обсязі в 500 разів. Діаметр планети тоді міг досягати 100 000 кілометрів (майже як у Сатурна). Це приблизно у вісім разів більше, ніж сьогодні, і більше схоже на газову планету-гіганта, ніж на відому нам Землю.
Однак тепер вчені з США, створивши більш точний метод аналізу для ізотопів калію, встановили, що в місячних породах калію-41 трохи більше, ніж в земних (на 4 десятитисячних частки). Єдиний сценарій, який може коректно пояснити таку відмінність, - різна швидкість конденсації калію-41 з хмари гарячого пара. Зовнішні шари вздувшейся після удару прото-Землі виявилися б у десятках тисячах кілометрів від її центру і почали охолоджуватися раніше. У міру остигання важчий калій-41 осідав в зовнішніх шарах інтенсивніше, ніж у внутрішніх. Оскільки зовнішні шари пізніше стали Місяцем, а внутрішні стали нинішньої Землею, на супутнику калію-41 природним чином виявилося трохи більше, ніж на нашій планеті.
Зображення авторів статті.
Відео: Хронологія створення Сонячної Системи і всіх її планет, а також всіх об`єктів навколо зірки Сонце
Якби цей процес йшов у вакуумі, він дав би велику різницю по концентрації калію-41. Оскільки відмінності все ж досить малі, розрахунки показують, що конденсація калію-41 в речовині майбутньої Місяця йшла при тиску в 10 атмосфер. Це досить велика величина, яка вказує на те, що гіпотеза випаровування прото-Землі після зіткнення з Тейєю, швидше за все, правильна. Як не важко було б це собі уявити сьогодні, в районі формування майбутньої Місяця існувала надкритична рідина з випарувалися твердих порід нашої планети. Згодом вона поступово кристалізувалася в породи сучасної Місяця. А решта "надлишки" речовини осіли назад на нашу планету, утворивши її зовнішні шари.
