Тайны формирования Луны: новые данные о гигантском столкновении

На фотографии, сделанной экипажем Artemis II во время их путешествия вокруг обратной стороны Луны, Земля видна за 5:41 вечера по центральному времени США 6 апреля 2026 года. Это изображение стало символом новых открытий в области астрономии и планетарной науки, касающихся формирования Луны. Согласно последним исследованиям, Луна могла образоваться всего за несколько часов после гигантского столкновения между Землей и протопланетой размером с Марс, известной как Тея, в ранней истории солнечной системы.

Теория гигантского столкновения

Гигантское столкновение стало ведущей теорией формирования Луны, благодаря работе планетарного ученого Робин Канап. С 2001 года она проводит и совершенствует компьютерные симуляции, описывающие, как тело размером с Марс, Тея, столкнулось с Землей под углом, который позволил выбросить обломки на орбиту вокруг протоземли. Новые исследования, возглавляемые Адином Дентоном из Юго-западного исследовательского института, представляют собой одни из самых детализированных симуляций этого столкновения, учитывающих геологические свойства сталкивающихся миров.

Влияние температуры на столкновение

Дентон отметил, что модели эволюционировали, включая прочность материала, что имеет важное значение при изучении столкновений между меньшими телами, такими как астероиды. Результаты симуляций показали, что температура тел в момент столкновения существенно влияет на их способность деформироваться и поглощать импульс удара. Теплые тела оказываются более слабыми, чем холодные, что могло повлиять на процесс формирования Луны.

Два сценария формирования Луны

Существуют два основных сценария формирования Луны. Первый предполагает, что кольцо обломков оставалось вокруг Земли достаточно долго, позволяя Луне постепенно аккрецировать из этого материала. Второй сценарий, впервые предложенный в симуляциях NASA в 2022 году, указывает на то, что Луна могла сформироваться из обломков всего за несколько часов. Модели Дентона поддерживают эту шокирующую возможность. Если Тея была холодной, то столкновение произошло позже в истории солнечной системы, возможно, через 100-150 миллионов лет после образования планет, что позволило бы Луне аккрецировать постепенно. В этом случае большее количество материала Теи могло бы остаться целым и слиться с Землей. Наоборот, если Тея была теплой и столкновение произошло менее чем через 60 миллионов лет после формирования планет, это создало бы условия для быстрого формирования Луны, в то время как сама Тея была бы уничтожена.

Влияние на современное понимание Луны

Дентон подчеркивает, что в зависимости от температуры Земли и Теи перед столкновением, удар мог уничтожить Теи и создать массивный диск обломков, который в конечном итоге сформировал Луну. В одном из сценариев, используя параметры оригинального моделирования, Луна могла бы появиться всего через пять часов после столкновения. Это открытие может изменить наше понимание о том, как и когда произошел процесс формирования Луны.

Исследования и их последствия

Исследования показывают, что Луна в основном состоит из материала мантии Теи с небольшим количеством материала мантии Земли. Это открытие удивительно, учитывая сходство в составе Луны и Земли, однако различия в уровнях изотопов остаются нерешенной загадкой. Симуляции могут также повлиять на поиск экзолуны. Если Луна действительно сформировалась за считанные часы, то поиск дисков, формирующих экзолуны вокруг землеподобных экзопланет, может оказаться бесполезным, так как такие диски будут существовать слишком короткое время. Однако диски, формирующие луны вокруг газовых гигантов, могут иметь другую природу, так как они не образуются в результате столкновений, а формируются из остатков материала, оставшегося после формирования планет. Результаты исследования были опубликованы 1 сентября в журнале The Astrophysical Journal Letters.