Происхождение Луны и загадка вольфрама
Формирование Луны
Согласно широко признанной гипотезе гигантского столкновения, Луна образовалась около 4,5 миллиардов лет назад, когда тело размером с Марс, называемое Теей, столкнулось с Землей. Моделирование и анализ лунных пород позволяют предположить, что Луна в основном состоит из материала мантии Теи, которая по составу похожа на земную мантию.
Химический состав Луны
Однако планеты обычно имеют разный химический состав. Если Тея образовалась далеко от Земли, ее состав должен был быть другим, а состав Луны не должен был напоминать состав мантии Земли.
Загадка вольфрама
Одним из элементов, усложняющих историю происхождения Луны, является вольфрам. Вольфрам — железолюбивый элемент, который, как правило, опускается к ядрам планет. Поэтому Луна и Земля должны иметь очень разные количества вольфрама, поскольку богатая вольфрамом мантия Теи была бы включена в состав Луны во время удара.
Изотопные сходства
Два независимых исследования изучили соотношение двух изотопов вольфрама в лунных породах и образцах земных пород. Они обнаружили, что лунные породы имеют немного больше вольфрама-182, чем Земля, что является интригующей находкой, поскольку вольфрам-182 образуется в результате радиоактивного распада гафния-182, имеющего короткий период полураспада.
Гипотеза позднего шпона
Самым простым решением загадки вольфрама является гипотеза позднего шпона. Согласно этой гипотезе, Земля и прото-Луна изначально имели схожие отношения изотопов вольфрама. Однако Земля, будучи более крупной и массивной, продолжала притягивать планетезимали после удара, добавляя новый материал в свою мантию. Этот поздний шпон имел бы больше вольфрама-184 по отношению к вольфраму-182, в то время как Луна сохранила бы соотношение с момента удара.
Доказательства позднего шпона
Гипотеза позднего шпона подтверждается тем фактом, что в мантии Земли больше сидерофильных элементов (элементов, любящих железо), чем ожидалось. Эти элементы должны были опуститься в ядро, но, должно быть, были доставлены на Землю после образования ядра в результате ударов метеоритов.
Сходство отношений изотопов вольфрама
Чтобы прото-Луна соответствовала соотношению вольфрама на Земле, Тея и Земля должны были изначально иметь очень похожее содержание вольфрама. Решение этой загадки потребует дальнейших планетарных исследований, но история происхождения Луны становится все яснее.
Роль планетезималей в формировании Луны
Моделирование показало, что крупные удары чаще происходят между телами, которые образовались близко друг к другу и, следовательно, имеют схожий состав. Это подтверждает идею о том, что Тея образовалась относительно недалеко от Земли.
Планетезимали и поздний шпон
Планетезимали продолжали бомбардировать молодую Солнечную систему после формирования Луны. Земля поглотила больше этого материала позднего шпона, чем Луна, что еще больше способствовало различиям в их составе.