Земля родила Луну? Удивительные открытия бросают вызов старым теориям

Группа исследователей сделала важное открытие о происхождении Луны и появлении воды на Земле. Ранее ученые считали, что Луна образовалась в результате массивного столкновения ранней Земли с протопланетой под названием Тейя 4,5 млрд лет назад. Однако новые данные свидетельствуют о том, что Луна изначально была создана из материала, выброшенного из мантии Земли, с минимальным участием Тейи.

Исследование также поддерживает идею, согласно которой вода могла присутствовать на Земле гораздо раньше, чем считалось, а не появилась позднее из-за ударов астероидов. Результаты были опубликованы в Трудах Национальной академии наук (Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS).

Чтобы прийти к этим выводам, исследователи проанализировали изотопы кислорода в 14 лунных образцах и провели 191 измерение земных минералов. Изотопы — это разные формы одного и того же элемента, различающиеся только по весу ядра.

Команда исследователей использовала усовершенствованную версию метода  — лазерное фторирование. Метод подразумевает извлечение кислорода из образцов горных пород с помощью лазера. Анализ выявил исключительно близкое соответствие между образцами Земли и Луны по определенному изотопу, известному как кислород-17 (17O). Это сходство долгое время озадачивало ученых, и они даже придумали термин «изотопный кризис», чтобы описать сложность его объяснения.

Одна из ведущих гипотез образования Луны заключается в том, что Тея потеряла свою каменистую мантию в более ранних столкновениях, а затем врезалась в раннюю Землю, как металлическое пушечное ядро. Если бы это было так, то Тея в настоящее время была бы частью ядра Земли, а Луна образовалась бы из выброшенного материала из мантии Земли. Тогда это объяснило бы сходство в составе Земли и Луны.

Полученные данные также дают представление об истории появления воды на Земле: согласно широко распространенному предположению, она попала на Землю после образования Луны в результате серии дальнейших ударов метеоритов. Поскольку Земля подвергалась этим ударам гораздо чаще, чем Луна, также должна быть измеримая разница между изотопами кислорода — в зависимости от происхождения ударившегося материала.

Однако новые данные показывают, что это не так. Новые данные можно достоверно объяснить классом метеоритов, называемых «энстатитовыми хондритами»: они изотопно похожи на Землю и содержат достаточно воды, чтобы быть единственными «ответственными» за воду на нашей планете.

Изотопное сходство земных и лунных пород сейчас является загадкой в ​​гео- и космохимии, так как противоречит основным моделям формирования Луны. Новые данные показывают изотопное соответствие без гетерогенности в мантии Земли и лунных образцах. Однако какой именно процесс или какая их комбинация привели к изотопной идентичности Земли и Луны, выявить пока сложно.