|
Тейя и Земля были соседями
|
|
|
|
Около 4,5 миллиардов лет назад произошло самое важное событие в истории Земли: огромное небесное тело под названием Тейя столкнулось с молодой Землей. Как произошло столкновение и что именно произошло после, окончательно не выяснено. Однако несомненно то, что в результате этого изменились размер, состав и орбита Земли, и что это столкновение ознаменовало рождение нашего постоянного спутника в космосе — Луны.
|
|
|
|
Что это было за тело, которое так резко изменило ход развития нашей планеты? Насколько большой была Тейя? Из чего она состояла? И из какой части Солнечной системы она устремилась к Земле?
|
|
|
|
Найти ответы на эти вопросы непросто. В конце концов, Тейя была полностью разрушена в результате столкновения. Тем не менее, ее следы все еще можно найти сегодня, например, в составе современной Земли и Луны.
|
|
|
|
В исследовании, опубликованном в журнале Science, исследователи во главе с Институтом Макса Планка по исследованию Солнечной системы (MPS) и Чикагским университетом используют эту информацию, чтобы определить возможный "список ингредиентов" Теи и, следовательно, место ее происхождения.
|
|
|
|
"Состав тела отражает всю его историю формирования, включая место происхождения", - сказал Торстен Кляйн, директор MPS и соавтор нового исследования.
|
|
|
|
|
|
|
Особенно показательны соотношения, в которых определенные изотопы металлов присутствуют в организме. Изотопы — это разновидности одного и того же элемента, которые отличаются только количеством нейтронов в атомном ядре и, следовательно, весом.
|
|
|
|
В ранней солнечной системе изотопы данного элемента, вероятно, были распределены неравномерно. Например, на внешней границе Солнечной системы соотношение изотопов было несколько иным, чем вблизи Солнца. Таким образом, информация о происхождении его первоначальных строительных блоков хранится в изотопном составе организма.
|
|
|
|
В поисках следов Тейи на Земле и Луне
|
|
|
|
В ходе исследования исследовательская группа с беспрецедентной точностью определила соотношение различных изотопов железа в земных и лунных породах. С этой целью они исследовали 15 земных пород и шесть лунных образцов, которые астронавты из миссий "Аполлон" привезли на Землю.
|
|
|
|
Результат не вызывает удивления: как уже показали предыдущие измерения соотношения изотопов хрома, кальция, титана и циркония, Земля и Луна в этом отношении неотличимы друг от друга.
|
|
|
|
Однако большое сходство не позволяет сделать каких-либо прямых выводов о Theia. Просто существует слишком много возможных сценариев столкновения. Хотя большинство моделей предполагают, что Луна была сформирована почти исключительно из материала Тейи, также возможно, что она состоит в основном из материала ранней мантии Земли или что породы Земли и Тейи смешались неразрывно.
|
|
Обратная инженерия планеты
|
|
|
|
Чтобы узнать больше о Тейе, исследователи применили своего рода реверс-инжиниринг для изучения планет. Основываясь на совпадающих соотношениях изотопов в современных земных и лунных породах, команда проанализировала, какие составы и размеры Тейе и какой состав ранней Земли могли привести к такому конечному состоянию.
|
|
|
|
В своих исследованиях ученые изучали не только изотопы железа, но и изотопы хрома, молибдена и циркония. Различные элементы дают доступ к различным фазам формирования планет.
|
|
|
|
Задолго до разрушительного столкновения с Тейей внутри ранней Земли происходил своего рода процесс сортировки. С образованием железного ядра в нем накапливались некоторые элементы, такие как железо и молибден; впоследствии они практически отсутствовали в скалистой мантии.
|
|
|
|
Таким образом, железо, которое сегодня можно обнаружить в мантии Земли, могло попасть туда только после образования ядра, например, на борту Тейи. Другие элементы, такие как цирконий, которые не проникли в ядро, документируют всю историю формирования нашей планеты.
|
|
|
|
Метеориты как справочный материал
|
|
|
|
Из математически возможных составов Тейи и ранней Земли, которые являются результатом расчетов, некоторые могут быть исключены как неправдоподобные.
|
|
|
|
"Наиболее убедительным сценарием является то, что большинство строительных блоков Земли и Тейи возникли во внутренней части Солнечной системы. Земля и Тейя, вероятно, были соседями", - сказал Тимо Хопп, ученый из MPS и ведущий автор нового исследования.
|
|
|
|
В то время как состав ранней Земли может быть представлен преимущественно в виде смеси известных классов метеоритов, это не относится к Тейе. Различные классы метеоритов возникли в разных областях внешней Солнечной системы. Поэтому они служат эталонным материалом для определения строительных материалов, которые были доступны во время формирования ранней Земли и Тейи.
|
|
|
|
Однако в случае с Тейей также мог быть задействован ранее неизвестный материал. Исследователи полагают, что происхождение этого материала находится ближе к Солнцу, чем к Земле. Таким образом, расчеты показывают, что Тейя возникла ближе к солнцу, чем наша планета.
|
|
|
|
Источник
|
