МОСКВА, 2 сентября, ФедералПресс. Больше полувека ученые объясняют появление Луны гигантским столкновением: марсианский объект Тейя врезался в молодую Землю, обломки собрались в спутник. Детали этой картины казались проработанными до последнего нюанса – но новое моделирование показало, что в уравнении не хватало важной переменной. Геологическая прочность сталкивающихся тел, которую десятилетиями считали несущественной, оказалась ключевой, пишет научное издание Phys.org.
Исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters, провели специалисты Юго западного исследовательского института (SwRI) совместно с учеными Аризонского университета. Использовав самые современные вычислительные методы, команда впервые учла прочность материалов Земли и Тейи – и результаты заставили пересмотреть устоявшиеся представления о том, как и когда сформировалась Луна.
Прочность, которую игнорировали
Фундамент для текущей работы заложила статья 2001 года доктора Робина Канупа (SwRI) и доктора Эрика Асфога (Аризонский университет). Их модель гигантского столкновения стала классической, но в ней – как и во всех последующих симуляциях – прочность материала не учитывалась. Логика была простой: при столь высокоэнергетическом ударе твердость тел не должна играть роли, все плавится и перемешивается.
Доктор Адин Дентон, ведущая автор нового исследования, усомнилась в этом допущении. Ее предыдущая работа по формированию системы Плутон – Харон уже показала: прочность материала критически важна при столкновениях небольших тел. Но оставался вопрос – распространяется ли это на масштаб Земли и Луны.
«Мы не были уверены, что это будет иметь значение для Луны. Когда мы провели моделирование, то обнаружили, что это действительно имеет значение», – говорится в статье.
Команда пересмотрела гипотезу, применив вычислительные методы, которые впервые учитывают геологическую прочность, зависящую от температуры. И выяснилось: то, из чего «сделаны» планеты и насколько они горячи до удара, напрямую определяет судьбу обломков.
Горячо – значит хрупко
Физика проста: горячее тело слабее холодного. Но последствия этого факта для сценария столкновения оказались неожиданно масштабными. Оказалось, что формирование спутника зависит от температуры сталкивающихся тел. В одних сценариях спутник полностью формируется за несколько часов после удара. В других – вокруг Земли возникает протолунный диск из обломков, из которого Луна собирается постепенно, за более длительное время.
Разница колоссальна. Если Земля и Тейя были горячими – удар дробит Тейю на мелкие куски, формируя массивный диск. Если же тела были относительно остывшими и внутренние температуры совпадали – целая Луна собирается примерно за пять часов.
«В зависимости от того, насколько горячими были Земля и Тейя до столкновения, удар мог разрушить Тейю и образовать массивный диск из обломков, из которого в конечном итоге сформировалась Луна. Но когда я использовала те же параметры, что и при первоначальном моделировании, вплоть до одинаковой температуры внутри обоих тел, примерно через пять часов образовалась целая Луна», – считает эксперт.
Часы геологической эволюции
Здесь начинается самое интересное. Протопланеты при рождении горячи, а со временем остывают. Значит, температура тел на момент столкновения – это своеобразный геологический термометр, который позволяет связать время удара с характером формирования спутника.
Если Тейя была еще горячей и мягкой – столкновение, скорее всего, произошло рано, когда планетарные тела только формировались. Если тела успели остыть – удар случился позже. А это напрямую влияет на то, как Луна выглядела в первые часы после рождения: была ли она быстро слепленным шаром или медленно собранным из обломков.
Почему это важно
Новое моделирование не просто уточняет детали – оно меняет саму логику исследования лунного происхождения. Ученые десятилетиями искали ответ в химическом составе лунных пород и изотопных соотношениях. Теперь появилась другая ось: физические свойства сталкивающихся тел. Если знать, как прочность и температура влияли на результат, можно по характеристикам Луны «отмотать» назад и определить, когда именно произошел удар – а это один из самых спорных вопросов в планетологии.
Когда моделируется столкновение как взаимодействие тел с реальными геологическими свойствами, картина меняется. И то, что раньше казалось несущественной деталью, оказывается ключом к пониманию того, как Луна появилась на свет.
Напомним, ученые рассказали о скрытых рисках внеземной жизни.
Изображение сгенерировано с помощью ИИ / Маргарита Неклюдова