Минуло полвека с момента, когда лунный модуль миссии «Аполлон-17» покинул поверхность нашего спутника, однако фундаментальные вопросы о происхождении и хронологии формирования Луны до сих пор остаются предметом жарких научных дискуссий.
Общепринятая гипотеза гласит, что около 4,51 миллиарда лет назад Земля столкнулась с протопланетой размером с Марс, получившей имя Тейя. Оценки габаритов этого небесного тела разнятся: от размеров Меркурия до объектов, сопоставимых с половиной современной Земли. Современные гидродинамические симуляции склоняются к версии о масштабном столкновении, так как именно она объясняет удивительное химическое сходство лунных образцов с земными оливиновыми базальтами.
«Земля пережила колоссальный катаклизм, который фактически перезапустил её эволюцию», — отмечает в беседе Вим ван Вестренен, селенолог из Амстердамского свободного университета.
В те далекие времена новорожденная Луна представляла собой раскаленный магматический шар с температурой в несколько тысяч градусов.
«Это была не твердая порода, а океан расплава, которому требовалось время для остывания и кристаллизации минералов, возраст которых мы изучаем», — поясняет ученый. Установить точные временные рамки этого процесса — задача исключительной сложности.
Тем не менее, анализ лунного грунта, доставленного «Аполлонами», дает бесценные данные. Знаменитый «Камень Генезиса», найденный астронавтами «Аполлона-15» в 1971 году, имеет возраст 4,46 миллиарда лет и почти целиком состоит из плагиоклаза — минерала, который благодаря своей низкой плотности всплывал на поверхность магматического океана.
«Столь значительное накопление белого материала на поверхности возможно лишь при наличии мощного резервуара магмы», — утверждает ван Вестренен, считая этот факт ключевым аргументом в пользу теории о древнем глобальном магматическом океане.
Характерный белесый оттенок нашего спутника, наблюдаемый с Земли, — прямое следствие отражающей способности кристаллов плагиоклаза.
Лаборатория ван Вестренена специализируется на моделировании экстремальных условий, существующих в недрах Луны, что необходимо для понимания её геологической истории.
«Нам впервые удалось экспериментально воспроизвести процесс кристаллизации глубокого лунного магматического океана, который, вероятно, простирался на 1700 километров — почти до самого центра небесного тела», — добавляет исследователь.
С помощью резистивного нагрева и давления, достигающего 250 000 атмосфер, ученые воссоздают в миниатюре условия, превосходящие лунные недра (где давление оценивается в 50 000 атмосфер), получая возможность буквально «заглянуть» в центр нашего спутника.
Несмотря на успех численных моделей в описании физики системы Земля-Луна, они до сих пор сталкиваются с трудностями при объяснении её химического состава. «Классические сценарии предсказывают совершенно иные пропорции химических элементов, нежели те, что мы фиксируем в реальности», — сетует ван Вестренен, подчеркивая аномально высокую схожесть лунного материала с земным.
Вопрос о масштабах столкновения
Современная научная парадигма рассматривает два основных сценария. В обоих случаях предполагается удар небесного тела размером с Меркурий на высокой скорости под большим углом. Разница заключается лишь в стадии формирования Земли на тот момент.
Если Земля на тот момент уже была практически сформирована, то для достижения своих нынешних размеров ей потребовалось бы столкновение с другим массивным объектом, что оставило бы на орбите смесь вещества Тейи и земных обломков, — поясняет эксперт.
Согласно общепринятой модели, более легкие силикаты пошли на формирование Луны, тогда как тяжелые металлы поглотила Земля, что легло в основу образования её ядра.
Проблема в том, что старые модели указывают на преобладание вещества Тейи в составе Луны. Поскольку Тейя, скорее всего, сформировалась в другом регионе Солнечной системы, её химический «отпечаток» должен отличаться от земного. Однако данные геологии говорят об обратном: Луна и Земля — словно близнецы по составу.
«Ирония в том, что, несмотря на высадки астронавтов, мы до сих пор не до конца понимаем, как именно образовалась Луна, — резюмирует ван Вестренен. — Мы видим наш спутник каждую ночь, но часто забываем, что его история неразрывно связана с самой сутью нашего мира».
