Когда-то в Землю врезалась другая планета, и получилась Луна. Что не так с этой гипотезой?
Гипотезу о мегастолкновении Земли и планеты Тейи выдвинули американцы Хартман и Дэвис в 1975 году. В те далекие времена в Солнечной системе было известно два типа спутников: те, что радикально меньше своих планет (Фобос и Деймос около Марса, спутники газовых и ледяных гигантов), и Луна. Она была единственным спутником, масса которого составляла более процента от массы ее планеты.
Странность Луны требовала нестандартного объяснения, откуда она взялась. Прежние догадки были несколько наивными и легко опровергались. Например, сын Чарльза Дарвина предполагал, что когда-то Земля вращалась быстрее и от нее отвалился громадный кусок. Эта и ей подобные гипотезы плохо объясняли то, что железное ядро Луны в сравнении с Землей небольшое, а воды там, как считалось, нет.
На самом деле, на тот момент вода в лунной породе уже была обнаружена: она содержалась в грунте (реголите), доставленном на "Аполлонах". Находку списали на земные загрязнения или метеориты. Показания детекторов ионов, зафиксировавших воду рядом с "Аполлонами", также списали на земное загрязнение. Ученые отвергали эмпирические факты, поскольку те не стыковались с тогдашними теориями происхождения Луны.
Во всех этих теориях Луна сперва расплавлялась, из-за этого она должна была потерять воду. Наука того времени предполагала только один вариант попадания воды на Луну — с кометами. Но в кометной воде другое соотношение водорода и его тяжелой разновидности — дейтерия, а в воде, найденной на Луне американцами, соотношение этих изотопов было таким же, как на Земле. Несоответствие проще всего было объяснить загрязнением.
Однако оставалось непонятно, почему в реголите содержится меньше титана и других сравнительно тяжелых элементов. Тогда-то родилась гипотеза мегаудара (мегаимпакта). По ней, 4,5 млрд лет назад древняя планета Тейя столкнулась с Землей, и сверхмощный удар выбросил в космос обломки обеих планет — из них со временем сформировалась Луна. Верхние слои Земли содержат мало тяжелых элементов, потому что большая часть опустилась вниз, в ядро и нижние слои магмы. Якобы этим обусловлено отличие лунного грунта.
Получалось, что земной спутник был не первичным, как, например, у Юпитера, а вторичным — вдобавок снимался вопрос о том, почему масса Луны так велика в сравнении с массой самой Земли. Также гипотеза американцев объясняла, почему на Луне совсем нет воды: при столкновении планет обломки должны были разгореться до тысяч градусов — вода просто испарилась и улетела в космос. Другое дело, что после полетов "Аполлонов" представление о безводной Луне было упорным игнорированием фактов.
Гипотеза выглядела просто отлично целых три года. Но уже в 1978 году был открыт Харон — спутник Плутона. Если Луна по массе в 80 раз уступает Земле, то Харон легче Плутона всего в девять раз. Получалось, в Луне нет ничего уникального. Появились сомнения: крупные планеты, скорее всего, сталкиваются слишком редко, чтобы появилось столько больших спутников.
Новые неудобства принес анализ лунных пород в лабораториях и первые данные по метеоритам инопланетного происхождения. Выходило, что изотопно Луна неотличима только от Земли, а все остальные планеты Солнечной системы явно другие. Как это получилось, если в составе Луны якобы есть вещество другой планеты — гипотетической древней Тейи? Чтобы объяснить противоречие, гипотезу мегаудара доработали: местом рождения Тейи стали считать... земную орбиту — поэтому-то изотопный состав обеих планет одинаков. В одном месте сформировалось сразу две планеты, которые потом столкнулись.
Но было непонятно, почему на земной орбите планет возникло две, а на орбитах других планет системы — по одной. Добавили проблем и геологи. Возник еще один вопрос: если мегастолкновение двух планет раскалило Землю и ее обломки, откуда на планете вообще взялась вода? По всем расчетам она должна была испариться.
Читайте также
Ученый ИМБП РАН: антарктическая станция "Восток" послужит аналогом будущей базы на Луне
Теория мегаудара уже стала крайне популярной, отказываться от нее не хотели, поэтому была выдвинута идея, что вода на Земле появилась позже — ее принесли кометы, падавшие на планету миллиарды лет. Но вскоре обнаружилось, что соотношение изотопов водорода и кислорода в кометной воде сильно отличается от земной. Более похожа на земную вода с астероидов, но на них ее очень мало, то есть быть источником наших океанов они не могут.
Наконец, в XXI веке на Луне стали находить следы воды. А когда сторонники мегаударной гипотезы предположили, что воду эту принесли кометы, то голландские геологи показали, что лунные породы вообще не могли образоваться в нынешнем виде без присутствия воды с самого начала образования спутника. Усугубили ситуацию российские астрономы: по ним, типичное столкновение кометы с Луной ведет к вылету более 95% воды обратно в космос.
Лучше всего ситуацию отразила статья 2013 года с говорящим заголовком "Импактная теория вымоталась".
Если Луна появилась не из-за столкновения двух молодых планет, то как? В полной версии статьи на научно-популярном сайте "Чердак" читайте об альтернативной гипотезе, которую выдвинули российские ученые.
Александр Березин