Теория столкновения выходит на новый виток

Концепция о столкновении планет, руины которых три года назад зафиксировал принадлежащий NASA космический телескоп «Spitzer», вполне может быть применима к теории о возникновении земного спутника и произошедшей тогда катастрофе. Команда учёных в вашингтонском университете в Сент-Луисе получила свидетельство подобной коллизии – впервые за тридцать с лишним лет.

По результатам двух новых исследований, Луна действительно сформировалась из рассеявшихся после столкновения осколков планет, и это произошло 4,5 миллиарда лет назад.

Новая версия развития событий восполняет пробелы в предыдущих, основой которых было утверждение, что Луна, по большей части, представляет собой обломки таинственной планеты размером с Марс, которая врезалась в прото-Землю. Однако, как известно, геохимический состав Земли и Луны идентичный, поэтому теория выглядела маловероятной.

Два исследования предлагают разные объяснения данному факту, не отрицая при этом столкновение нашей планеты с чужой.

Группа учёных под руководством Матии Кук из института «SETI», находящегося в Маунтэйн-Вью, штате Калифорния — а также Сара Стюарт из Гарварда, — предполагают, что ответ стоит искать в скорости вращения Земли. Если он длился всего два-три часа, по подсчётам Кук и Стюарт, наша планета при вращении могла просто отбросить от себя столько материала, сколько хватило для формирования массивного спутника.

Подобная скорость вращения может показаться невероятной – она и в самом деле близка к порогу, за которым планета просто разлетелась бы на куски. Однако, по словам исследователей, ранняя Солнечная система была настоящим подобием тира, отмеченного множеством выстрелов-коллизий, которые, в свою очередь, могли разгонять планеты до немыслимых скоростей.

Со временем скорость вращения Земли стала значительно медленнее, благодаря следующему механизму: планету затормозило гравитационное взаимодействие между Солнцем и земной орбитой, а также между Землёй и лунной орбитой, возникшее после столкновения. Постепенно сутки удлинились до привычных 24 часов.

На данной схеме изображены две протопланеты, обладающие 45 и 55 процентами земной массы. На цветовой шкале в кельвинах указана температуры частиц, от синего к красному температура увеличивается от 2000 К до более чем 6440 К. Сразу после коллизии протопланеты сталкиваются снова, сливаются и становятся планетой, обладающей массой Земли. Новая планета стремительно вращается. Она окружена протолунным кольцом, в котором почти нет железа, но его масса втрое больше лунной. Состав кольца отличается от современной мантии планеты меньше, чем на 1%.

По версии Кук и Стюарт, виновное в столкновении с прото-Землёй небесное тело было размером с Марс – от 5 до 10 процентов земной массы. Согласно другому исследованию, планеты относились к одной весовой категории.

По мнению Робин Кэнап из Юго-западного Исследовательского института в Болдере, штат Колорадо, масса обеих планет равнялась половине земной.
«Между Землёй и Луной взаимодействия такого типа быть не могло, — утверждает она, — хотя нечто подобное случилось с парой Плутон-Харон».
В её компьютерной модели симметрия столкновения обеспечила кольцу обломков, формирующих Луну, состав, идентичный мантии новой – увеличенной – Земли.

Модель Кэнап так же, как и созданные Кук и Стюарт модели, указывает на то, что скорость вращения Земли значительно повысилась, а со временем – замедлилась.

Недавно опубликованное в журнале «Nature» третье исследование выдвигает теорию о том, что процесс зарождения Луны сопровождался большими количествами испаряемой воды. Это предположение базируется на изучении лунных камней, доставленных обратно на Землю астронавтами «Apollo». Оно поддерживает теорию большого столкновения и даёт пищу для дальнейших размышлений.