Примерно 4,5 миллиарда лет назад произошло катастрофическое событие, определившее будущее нашей планеты: в молодую Землю врезался объект размером с Марс. Сила этого «Гигантского столкновения» была настолько колоссальной, что расплавила огромные участки земной мантии и выбросила на орбиту диск из расплавленных обломков. Впоследствии эти обломки объединились, сформировав Луну. Ученые давно поддерживают эту теорию происхождения естественного спутника Земли, однако детали о небесном теле, ставшем причиной катаклизма, долгое время оставались предметом дискуссий.
Загадочная планета, получившая название Тейя, представляла собой каменистый мир с металлическим ядром, похожий на Землю. Ее масса составляла от 5 до 10% массы нашей планеты. Новое исследование показало, что Тейя сформировалась во внутренней части Солнечной системы, возможно, даже ближе к Солнцу, чем сама Земля. Это открытие опровергает гипотезу о том, что столкновение было вызвано «пришельцем» издалека; Тейя была соседним миром, своеобразной «планетой-сестрой», которая выросла в том же регионе космического пространства.
Ведущий исследователь Тимо Хопп, геолог из Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка в Германии, представил результаты этой работы 20 ноября в журнале Science. Подробности исследования также были озвучены изданию Live Science. Главной целью ученых было определить точное происхождение Тейи путем поиска химических ключей, таких как элементы железо и молибден, в мантии Земли. Наличие этих элементов в мантии, а не в ядре, указывает на то, что они были занесены позже в результате удара.
Для проведения анализа команда исследовала обширный набор геологических материалов. В выборку вошли шесть лунных образцов, доставленных миссиями «Аполлон-12» и «Аполлон-17», а также пятнадцать земных пород, включая образцы из вулкана Килауэа на Гавайях. Кроме того, для сравнения использовались метеориты, найденные в Антарктиде и хранящиеся в музейных коллекциях. Этот разнообразный набор данных позволил провести детальное перекрестное сравнение химического состава различных тел Солнечной системы.
Методология исследования опиралась на изучение чрезвычайно тонких различий в изотопах железа. Ученые объединили измерения железа с изотопными сигнатурами молибдена и циркония, сопоставив полученные результаты с известными составами метеоритов. В дополнение к лабораторным анализам исследователи запустили сотни компьютерных моделей, варьирующихся от сценариев с небольшими ударными объектами до столкновений с телами, достигающими половины массы Земли.
Ключевые выводы работы подтвердили, что Земля и Луна практически идентичны по химическому составу. Единственная конфигурация моделирования, которая смогла воспроизвести эту химическую близость, предполагала формирование Тейи именно во внутренней Солнечной системе. Эти результаты не требуют изобретения новых механизмов формирования, а наоборот, подкрепляют классическую теорию образования планет земной группы.
Исследование также выявило существование таинственного «неизведанного» резервуара материи. И прото-Земля, и Тейя содержали материал из внутренней Солнечной системы, который отсутствует во всех известных коллекциях метеоритов. Вероятно, эта материя сформировалась очень близко к Солнцу и была поглощена Меркурием, Венерой, Землей и Тейей, не сохранившись в виде свободно летающих тел, доступных для изучения сегодня.
Данные события разворачивались в контексте первых 100 миллионов лет после образования Солнца. В тот период Солнечная система была бурным и густонаселенным местом, где существовали от десятков до сотен «планетарных эмбрионов» — миров размером от Луны до Марса. Гравитационный хаос и влияние Юпитера вызывали частые столкновения, слияния и орбитальные сдвиги. Тейя была лишь одним из множества таких планетарных эмбрионов, пока не столкнулась с Землей.
Несмотря на полученные данные, некоторые вопросы остаются открытыми. Главной загадкой является механизм, позволивший удару настолько тщательно перемешать вещество двух миров, что их химическая идентичность стала неразличимой. Тимо Хопп отмечает, что для окончательного подтверждения выводов о «неизведанном резервуаре» необходимы будущие образцы грунта с Венеры или Меркурия. Отсутствие этих данных в настоящее время может создавать «ошибку выборки», которую предстоит устранить в ходе будущих космических миссий.
Изображение носит иллюстративный характер
Загадочная планета, получившая название Тейя, представляла собой каменистый мир с металлическим ядром, похожий на Землю. Ее масса составляла от 5 до 10% массы нашей планеты. Новое исследование показало, что Тейя сформировалась во внутренней части Солнечной системы, возможно, даже ближе к Солнцу, чем сама Земля. Это открытие опровергает гипотезу о том, что столкновение было вызвано «пришельцем» издалека; Тейя была соседним миром, своеобразной «планетой-сестрой», которая выросла в том же регионе космического пространства.
Ведущий исследователь Тимо Хопп, геолог из Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка в Германии, представил результаты этой работы 20 ноября в журнале Science. Подробности исследования также были озвучены изданию Live Science. Главной целью ученых было определить точное происхождение Тейи путем поиска химических ключей, таких как элементы железо и молибден, в мантии Земли. Наличие этих элементов в мантии, а не в ядре, указывает на то, что они были занесены позже в результате удара.
Для проведения анализа команда исследовала обширный набор геологических материалов. В выборку вошли шесть лунных образцов, доставленных миссиями «Аполлон-12» и «Аполлон-17», а также пятнадцать земных пород, включая образцы из вулкана Килауэа на Гавайях. Кроме того, для сравнения использовались метеориты, найденные в Антарктиде и хранящиеся в музейных коллекциях. Этот разнообразный набор данных позволил провести детальное перекрестное сравнение химического состава различных тел Солнечной системы.
Методология исследования опиралась на изучение чрезвычайно тонких различий в изотопах железа. Ученые объединили измерения железа с изотопными сигнатурами молибдена и циркония, сопоставив полученные результаты с известными составами метеоритов. В дополнение к лабораторным анализам исследователи запустили сотни компьютерных моделей, варьирующихся от сценариев с небольшими ударными объектами до столкновений с телами, достигающими половины массы Земли.
Ключевые выводы работы подтвердили, что Земля и Луна практически идентичны по химическому составу. Единственная конфигурация моделирования, которая смогла воспроизвести эту химическую близость, предполагала формирование Тейи именно во внутренней Солнечной системе. Эти результаты не требуют изобретения новых механизмов формирования, а наоборот, подкрепляют классическую теорию образования планет земной группы.
Исследование также выявило существование таинственного «неизведанного» резервуара материи. И прото-Земля, и Тейя содержали материал из внутренней Солнечной системы, который отсутствует во всех известных коллекциях метеоритов. Вероятно, эта материя сформировалась очень близко к Солнцу и была поглощена Меркурием, Венерой, Землей и Тейей, не сохранившись в виде свободно летающих тел, доступных для изучения сегодня.
Данные события разворачивались в контексте первых 100 миллионов лет после образования Солнца. В тот период Солнечная система была бурным и густонаселенным местом, где существовали от десятков до сотен «планетарных эмбрионов» — миров размером от Луны до Марса. Гравитационный хаос и влияние Юпитера вызывали частые столкновения, слияния и орбитальные сдвиги. Тейя была лишь одним из множества таких планетарных эмбрионов, пока не столкнулась с Землей.
Несмотря на полученные данные, некоторые вопросы остаются открытыми. Главной загадкой является механизм, позволивший удару настолько тщательно перемешать вещество двух миров, что их химическая идентичность стала неразличимой. Тимо Хопп отмечает, что для окончательного подтверждения выводов о «неизведанном резервуаре» необходимы будущие образцы грунта с Венеры или Меркурия. Отсутствие этих данных в настоящее время может создавать «ошибку выборки», которую предстоит устранить в ходе будущих космических миссий.
