Луна могла отдать всю свою воду "зародышу" Земли

17 октября 2012 года

Необыкновенную "сухость" Луны и аномалии в ее изотопном составе можно объяснить тем, что львиная доля воды и легких элементов Луны остались в недрах "зародыша" Земли после его столкновения с прото-Луной, заявляют ученые в статье в журнале Nature.

По общепринятой на сегодняшний день гипотезе, Луна образовалась в результате столкновения Тейи, протопланетного тела, с "зародышем" Земли. Столкновение привело к выбросу материи Тейи и прото-Земли в космос, из которой и был "слеплен" естественный спутник нашей планеты. Ученые предполагали, что 40% материи Луна унаследовала от Тейи, и около 60% - от Земли. В последнее время эта точка зрения оспаривается из-за практически идентичного соотношения изотопов титана и других металлов в земных и лунных породах.

Группа планетологов под руководством Джеймса Дэя (James Day) из института океанографии Скриппса в городе Ла-Хойя (США) изучала химический и изотопный состав фрагментов лунных пород, доставленных на Землю экспедициями "Аполлон".

Дэй и его коллеги заметили, что все образцы практически не содержали в себе цинка (Zn) - одного из самых распространенных элементов в земной коре и каменистых астероидах. При этом соотношение двух самых распространенных изотопов Zn - цинка-64 и цинка-66 - в лунных породах было крайне необычным.

Как утверждают ученые, Луна содержит в себе гораздо больше тяжелого цинка-66, чем породы Земли и астероидов. В частности, доля цинка-66 в лунных запасах Zn в 3-4 раза превышает аналогичный показатель для Земли и Марса. Такое открытие удивило астрономов - согласно современным теориям формирования Солнечной системы, соотношение цинка в породах каменистых планет и астероидов было заложено на ранних этапах ее формирования и с тех пор никак не менялось.

Авторы статьи попытались найти причину такой разницы в изотопном составе земных и лунных пород, проследив за изменениями в химическом составе Луны при разных сценариях ее формирования.

Оказалось, что современное соотношение цинка-64 и цинка-66 возникает лишь в тех случаях, когда вся или большая часть Луны расплавляется и превращается в облако горячей материи. По словам ученых, подобное событие могло произойти при формировании спутницы нашей планеты, когда ее прародитель-Тейя столкнулась с "зародышем" Земли.

При таком столкновении материя Тейи и будущей Земли расплавилась, и часть из этой газо-пылевой смеси была выброшена на орбиту. Как объясняют астрономы, соотношение изотопов цинка в пылинках и газе будет разным - в твердой материи будет больше тяжелого цинка-66, а в газообразной массе - легкого цинка-64 - из-за разницы в массе изотопов. Этот газ постепенно исчезнет с орбиты Земли вместе с содержащимся в нем цинком-64, что объясняет разницу в изотопном составе Луны и нашей планеты.

Как считают Дэй и его коллеги, этот же механизм может быть причиной отсутствия воды и других летучих веществ на Луне. По их словам, "зародыш" Луны мог содержать в себе значительные запасы воды, которые были испарены при столкновении с Землей и в последствие захвачены ее притяжением.

"Откуда взялась вода на Земле? Это важный вопрос, так как ответ на него поможет нам в поисках планет с земными условиями. Понимание того, что необходимо для формирования таких условий на планете чрезвычайно важно для ответа на вопрос - как зарождается жизнь", - заключает Дэй.