|
Формирование Луны до сих пор остается загадкой
|
|
|
|
Спустя полвека после того, как лунный модуль НАСА "Аполлон-17" стартовал с северо-восточного ближнего бокового сектора Луны, ученые-планетологи все еще не до конца понимают, когда и как впервые образовалась наша Луна. Они сходятся во мнении, что это был крупный ударник — объект, названный лунными учеными Тейей, — который, вероятно, врезался в Землю около 4,51 миллиарда лет назад. Но предполагаемый размер Тейи в настоящее время колеблется от объекта размером с Протомеркурий до объекта, который был примерно вдвое меньше современной Земли.
|
|
|
|
На самом деле, новейшие гидродинамические модели показывают, что более крупный ударный элемент является наиболее приемлемым объяснением того, почему лунные породы "Аполлона" по химическому составу так похожи на то, что мы находим в богатых оливином вулканических базальтах здесь, на Земле.
|
|
|
|
"Это мощное столкновение оказало огромное влияние на Землю; оно действительно изменило историю нашей планеты", - сказал Вим ван Вестренен, специалист по Луне и планетологии из Амстердамского университета Врийе, во время интервью в своем офисе.
|
|
|
|
В результате гигантского столкновения первоначальная луна представляла собой просто светящийся шар магмы температурой в тысячи градусов.
|
|
|
|
"Это еще даже не горная порода, поэтому она должна остыть, прежде чем вы сможете сформировать минералы, которые мы исследовали", - говорит ван Вестренен и добавляет: "Главный вопрос в том, сколько времени потребовалось после столкновения, чтобы образовались эти минералы?"
|
|
|
|
|
|
|
Как признает ван Вестренен, это очень трудно определить.
|
|
|
|
Несмотря на это, ученые, изучающие Луну, все еще многому учатся на образцах породы, взятых с "Аполлона". Камень Генезис, возраст которого составляет 4,46 миллиарда лет, был обнаружен в 1971 году лунными экспедициями НАСА "Аполлон—15" и является одним из самых известных образцов, взятых с "Аполлона". Он сделан почти исключительно из белого минерала плагиоклаза, который имеет тенденцию всплывать на поверхность магмы, потому что он такой легкий.
|
|
|
|
"Требуется огромное количество магмы, чтобы образовалось много белого вещества, и затем все это должно подняться наверх, потому что сейчас оно находится на поверхности", - говорит ван Вестренен. "Это лучшее объяснение происхождения этих белых камней, включая камень Генезис".
|
|
|
|
Белый цвет плагиоклаза, который виден при взгляде на Луну, обусловлен отражениями кристаллов плагиоклаза.
|
|
|
|
"Тот факт, что все тело покрыто плагиоклазами, говорит о том, что мы на самом деле смотрим на крышу древнего огромного магматического массива", - говорит ван Вестренен.
|
|
|
|
Лаборатория Ван Вестренена специализируется на создании высоких давлений и экстремально высоких температур для анализа и воссоздания условий внутри Луны в надежде узнать больше о геологической эволюции Луны.
|
|
|
|
"Наша группа была первой, кто провел полное экспериментальное исследование того, что происходит, когда глубокий океан магмы на Луне затвердевает, и какие минералы образуются в этот момент", - говорит ван Вестренен. "Мы думаем, что вся Луна на самом деле была расплавлена; 1700 километров магмы простирались до самого центра".
|
|
|
|
В лаборатории ван Вестренен и его коллеги использовали резистивный нагрев, чтобы пропустить электрический ток через графит и нагреть несколько кубических миллиметров материала до температуры более 1700 градусов Цельсия. Это примерно в пять раз выше температуры в обычной печи. Лаборатория также может создавать давление в 250 000 земных атмосфер.
|
|
|
|
В отличие от этого, считается, что максимальное внутреннее давление на Луне составляет около 50 000 земных атмосфер, что позволяет исследователям виртуально перемещаться в центр Луны в лабораторных условиях.
|
|
|
|
Тем не менее, одна из ключевых проблем в понимании формирования нашей системы Земля–Луна заключается в том, что, хотя гидродинамическое численное моделирование создает физические свойства нынешней системы Земля–Луна, оно не соответствует химическому составу известных тел.
|
|
|
|
"Все классические модели предсказывают, что химический состав Луны должен сильно отличаться от того, что мы видим", - говорит ван Вестренен. "Лунные породы гораздо больше похожи на земные, чем они должны быть".
|
|
|
|
Понимание размера лунообразующего элемента
|
|
|
|
В настоящее время принято считать, что либо Земля почти закончила формироваться, а Луна появилась в результате столкновения небольшого объекта размером с Меркурий, который врезался в нашу планету с большой скоростью и под большим углом, либо в то время Земля была сформирована только наполовину.
|
|
|
|
"Таким образом, вам пришлось бы разбить еще одну половину Земли, чтобы она приобрела свой нынешний размер", - говорит ван Вестренен. "Тогда луна сформировалась бы из небольшого количества полностью перемешанных обломков Земли, оставшихся на орбите уже полностью сформированной Земли".
|
|
|
|
Считается, что после столкновения более легкий силикатный материал сформировал Луну, а более плотный материал сформировал Землю и опустился, образовав большое, богатое железом ядро Земли.
|
|
|
|
"Это все еще верно, но те же классические модели 25-летней давности предсказывают, что большая часть силикатных пород произошла с Тейи, а не с Земли", - говорит ван Вестренен.
|
|
|
|
Что могло бы привести к тому, что Луна в основном состоит из материала земного типа?
|
|
|
|
"Чтобы произошло классическое гигантское столкновение с Луной, Тейя должна нанести Земле своего рода скользящий удар, при котором половина Тейи не попадет в Землю", - говорит ван Вестренен. "Половина врезается в бок Земли, в то время как другая половина как бы пролетает мимо и затем выходит на орбиту вокруг протоземли, которая образует Луну".
|
|
|
|
Но в этом сценарии Луна должна состоять в основном из горных пород, образовавшихся в результате столкновения с Тейей. Но геологи видят это по-другому. Тейя должна была образоваться в другом месте Солнечной системы; таким образом, ее химический состав должен был отличаться от земного. Тем не менее, Земля и Луна остаются удивительно похожими по химическому составу.
|
|
Итог
|
|
|
|
"Вопрос о том, как образовалась Луна, до сих пор полностью не решен, хотя люди ходили по ее поверхности десятилетия назад", - говорит ван Вестренен. "Каждый человек может видеть Луну, но не все понимают, что ее формирование напрямую связано с историей нашей собственной планеты".
|
|
|
|
Источник
|
