Предложена уточненная картина возможного столкновения Земли и Тейи, в результате которого на своей орбите явилась Луна.

Это было давно: если всю историю Земли от появления до сегодняшнего дня разделить на 24 часа, Луна появилась у нее в первые 10 минут
Последовательное развитие событий по Винеру с соавторами

Уже долгие годы вопрос происхождения Луны остается одним из самых интересных и дискутируемых. Сегодня, благодаря обширным исследованиям состава и структуры спутника, мы имеем массу свидетельств, говорящих в пользу широко принятой Гипотезы столкновения. Орбитальные характеристики, чрезвычайная близость элементного состава Луны к составу Земли, наличие у нее железного ядра — все это говорит за то, что спутник сформировался на орбите из обломков самой планеты, выброшенных ударом крупного — примерно с Марс — небесного тела. Очень маловероятно, чтобы столь похожее на Землю тело образовалось где-нибудь далеко и было захвачено притяжением Земли, как это случилось со спутниками некоторых других планет Солнечной системы.

Считается, что то ужасное столкновение произошло на сравнительно малой скорости и под небольшим углом, что позволило выброшенным от удара фрагментам попасть на околоземную орбиту и при этом не улететь дальше, а со временем собраться в округлый спутник. Момент вращения образовавшейся системы Земля — Луна накладывает ограничения и на то, как могли себя вести Земля и гипотетическое тело (Тейя) до столкновения. Компьютерное моделирование той катастрофы позволило рассчитать ее в достаточных деталях, а также уточнить массу ударившего в землю объекта.

Однако с этой моделью далеко не все однозначно и окончательно. Взять хотя бы богатую силикатами кору Земли и Луны — с одной стороны, у обеих изотопный состав одинаков, говоря об общности происхождения. С другой, медленный касательный удар, необходимый для выброса достаточного количества вещества на орбиту и удержания на ней, привел бы к тому, что большую часть этого вещества составляла бы материя не с Земли, а с гипотетической Тейи. И тогда изотопный состав коры Земли и Луны не должны совпадать со столь знаменательной точностью.

Впрочем, недавно группа швейцарских астрономов во главе с профессором Райнером Винером (Rainer Wieler) предложила решение этого парадокса. Ученые считают, что столкновение корректнее назвать скользящим ударом: Тейя двигалась на большой скорости, затронув Землю под очень острым углом. В этом случае значительная часть обломков самой Тейи быстро покинула околоземную орбиту, а та, что осталась, почти полностью состояла из материала, выброшенного с Земли.

Если учесть все необходимые параметры, включая угловые и вращательные моменты, массы и прочее для всех участников процесса: Земли, Тейи, обломков и — затем — Луны, то задача для моделирования до сих пор выглядела практически невыполнимой. Однако современные вычислительные мощности и эффективные алгоритмы позволили Винеру с коллегами попробовать это проделать. Для упрощения рассматривалась картина, в которой из образовавшихся в результате удара 500 тыс. обломков 10 тыс. в итоге составили Луну. После тщательного моделирования авторам удалось подобрать условия столкновения и характеристики тел, при которых могла образоваться система Земля — Луна в ее реальном виде.

Эта новая картина столкновения дает и некоторые другие следствия. В частности, при таком ходе событий энергия столкновения должна была быть столь большой, что и мантия Земли, и выброшенные на орбиту обломки раскалились до значительных величин. Это следствие, возможно, удастся проверить геофизикам. Да и астрономам будет чем заняться: если львиная доля обломков покинула околоземное пространство с определенной скоростью и импульсом, имея определенные характеристики, возможно, их удастся найти? Хотя бы в виде отдельных метеоритов.

По публикации MIT Technology Review / Physics arXiv Blog