Модель ударного формирования Луны (употребляется также термин «Модель мегаимпакта» , «Гигантское столкновение» (от англ. Giant impact ) и т. д.) — распространённая гипотеза формирования Луны . Согласно этой модели, Луна возникла в результате столкновения молодой Земли и объекта, по размерам сходного с Марсом . Этот гипотетический объект иногда называют Тейя в честь одной из сестёр-титанид , матери Гелиоса , Эос и Селены (луны).

В пользу этой гипотезы свидетельствуют бедность Луны летучими элементами, маленький размер её ядра из сернистого железа, соображения, связанные с моментом импульса системы Земля — Луна , образцы лунного грунта, указывающие на то, что поверхность Луны когда-то была расплавленной, а также свидетельства подобных столкновений в других звездных системах.

Однако осталось несколько вопросов, связанных с этой гипотезой, которые так и не получили объяснения. К их числу можно отнести: отсутствие в лунных образцах ожидаемого процентного содержания летучих элементов, окисей железа или сидерофильных элементов , а также отсутствие доказательств того, что Земля когда-то имела океаны магмы , подразумеваемые этой гипотезой.

Данные, полученные в рамках программы «Аполлон» , согласно которым соотношение изотопов титана в лунных образцах совпадает с земным, требуют пересмотра существующих моделей формирования Луны с учётом изотопной однородности. На данный момент существует несколько модификаций теории столкновения, которые позволяют объяснить эту однородность. В частности, Тейя могла быть массивнее, чем считалось до сих пор, или Луна могла остывать дольше .

Впервые теорию гигантского столкновения выдвинули и в 1975 году в статье , напечатанной в журнале «Icarus» .

Сценарий столкновения

Вскоре после своего формирования Земля столкнулась с протопланетой Тейя. Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате ядра планет слились, а фрагменты их силикатных мантий были выброшены на околоземную орбиту . Из этих обломков собралась прото-Луна и начала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км .

Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов) и заметный наклон оси вращения ^{[ источник не указан 1084 дня ]} . На ней должен был образоваться большой океан магмы . Несколько процентов массы Земли были выброшены за пределы системы Земля — Луна .

Помимо самого факта существования Луны, теория объясняет и дефицит в земной коре фельзических («светлых») и промежуточных пород, которых недостаточно для полного покрытия поверхности Земли. В результате мы имеем материки , состоящие из относительно лёгких фельзических пород, и океанские бассейны , состоящие из более тёмных и тяжёлых металлосодержащих пород. Такая разница в составе пород, при наличии воды позволяет функционировать системе тектонического движения литосферных плит , образующих земную кору .

Также предполагается, что наклон земной оси и само вращение Земли — результат именно этого столкновения.

Датировка столкновения

По оценке Карстена Мюнкера и др. (2003), удар должен был произойти не менее 4,533 млрд лет назад, когда (по данным датирования методом ¹⁸² Hf- ¹⁸² W) завершилось выделение земного ядра , и Луна должна быть младше Солнечной системы лишь на около 30 млн лет .

По оценке (англ.) ( и других (2015), основанной на изучении метеоритов, интерпретированных как фрагменты астероидов, сталкивавшихся с выбросами от этого удара, столкновение Земли с Тейей и образование Луны произошли около 4,47 млрд лет назад .

Согласно результатам Мелани Барбони и других (2017), основанным на уран-свинцовом датировании цирконов из лунных пород, Луна была дифференцированной и в основном затвердевшей уже 4,51 млрд лет назад, и из этого следует, что «гигантское столкновение» и формирование Луны произошли в первые 60 ± 10 млн лет существования Солнечной системы .

Тейя

По мнению некоторых ^{[ кого? ]} , столкновение тела марсовых размеров с Землёй под таким углом , чтобы не разрушить планету , в сочетании с возникшим «удачным» углом наклона оси Земли (который обеспечивает смену времени года ), плюс создание условий для мощной литосферной тектоники (которая обеспечивает воспроизводство «углеродного цикла» ), — всё это может являться доводом в пользу малой вероятности возникновения жизни вообще, и, соответственно, крайне малой вероятности существования жизни в ближайших областях Вселенной. Эта гипотеза получила название « гипотеза уникальной Земли ».

Однако в вышедшей в 2004 году статье Эдвард Белбруно и Ричард Готт предположили, что столкнувшаяся с Землёй гипотетическая протопланета Тейя могла сформироваться в одной из точек Лагранжа системы Земля - Солнце — L ₄ или L ₅ , а затем перейти на беспорядочную орбиту, например в результате гравитационных возмущений со стороны других планет, и ударить Землю на более-менее низкой скорости .

Такой механизм существенно повышает вероятность встречи небесного тела с Землёй при требуемых параметрах столкновения.

Моделирование , проведённое в 2005 году доктором Робином Кэнапом, показало, что спутник Плутона Харон мог также образоваться около 4,5 миллиардов лет назад от столкновения Плутона с другим телом из пояса Койпера , диаметром от 1600 до 2000 км, которое ударило планету на скорости 1 км/с. Кэнап предполагает, что такой процесс формирования спутников планет мог быть обычным делом в молодой Солнечной системе . Такие планеты на нестабильных орбитах пропадают очень быстро после возникновения планетной системы, и вращение нынешних планет может объясняться этим механизмом.

Примечания

Литература

• Dana Mackenzie, «The Big Splat, or How Our Moon Came to Be», 2003, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-15057-6 .
• D.V.Voronin « » INTERNATIONAL JOURNAL OF GEOLOGY Issue 2, Vol. 1, 2007
• Алексей Левин « » « » № 5, 2008

Ссылки

• (англ.) — страница по теории гигантского столкновения.
• (англ.)
• (англ.)
• (англ.) — сообщение о теории происхождения Харона в результате столкновения.