Неужели Тейя пережила столкновение с Землёй и находится где-то в Солнечной системе?

Исследователи из Университета Берна (Швейцария) провели моделирование столкновения Земли и Тейи, случившегося 4,5 млрд лет назад и приведшего, как считается, к образованию Луны. Выводы таковы, что Тейя пережила столкновение с Землей и все еще находится где-то в Солнечной системе.

Результаты уверенно объяснили химический состав поверхности нашего спутника, однако указали на то, что Тейя не погибла при ударе и, возможно, всё ещё существует где-то в Солнечной системе.

Среди прочего, указывают исследователи, при лобовом столкновении (справа) поверхность Земли разогрелась бы до значительно более высоких температур, чем в предложенном ими (слева) скользящем варианте. (Здесь и ниже илл. Andreas Reufer et al.)

То, что Луна имеет железное по составу ядро, сходное с земным, хотя и меньшего размера, известно давно. Согласно существующему научному консенсусу, это исключает её формирование отдельно от Земли и означает, что спутник образовался в результате столкновения с большим небесным телом, которое «оторвало» от нас множество «кусков», а те позднее сформировали сфероидную Луну на орбите.

Однако любое моделирование событий на основе этой теории давало очень печальный итог: столкнувшееся с Землёй тело, так называемая Тейя, должно было быть не меньше Марса. Ядро его, предположительно, «утонуло» в земной мантии, а часть массы вылетела на нашу орбиту вместе с фрагментами земной поверхности, поднявшимися при ударе. Чтобы совместить всё это с наблюдаемой скоростью вращения Земли, удар должен был произойти под углом около 45˚, а скорость столкновения быть очень низкой, менее 4 км/с. В противном случае энергия столкновения придала бы Земле либо слишком большую скорость вращения либо вовсе разрушила бы её. В свою очередь, на околоземной орбите должны были доминировать элементы Тейи, а вовсе не Земли.

Между тем не только ядро Луны сходно по составу с земным. Её оболочка, сложенная из силикатов, также похожа на нашу; сходно и количество радиоактивных изотопов самых разных элементов. Получается, что такие силикаты должны были сформироваться из одного материала, то есть они не с Тейи, а с Земли. Иными словами, модель столкновения на низкой скорости и под большим углом не годится.

Исследователи под руководством Андреаса Рейфера из Университета Берна (Швейцария) задались вопросом: а почему Тейя должна была именно «утонуть», закончить своё существование после встречи с Землёй? Что если удар пришёлся по касательной, и, подняв в космос массу земных пород, Тейя продолжила своё путешествие? Ведь в таком случае она «унесла» с собой часть углового момента, что снимает в расчётах ограничения на скорости столкнувшихся тел. Следовательно, удар мог случиться на куда бóльших скоростях, и в обломках, из которых образовалась Луна, доминировали земные породы, в том числе «наши» силикаты.

Синим показаны железные ядра Земли и Тейи, красным — поверхностные породы. Бóльшая часть силикатов, остающаяся на орбите и формирующая Луну, родом из материала нашей мантии, увлечённого в космос Тейей.

По итогам проведённого моделирования, рассматривавшего вариант с формированием при столкновении до полумиллиона обломков, выяснилось, что сценарий «Тейя сталкивается Землёй и убегает» прекрасно объясняет современный лунный изотопный состав без дополнительного подбора условий столкновения. При этом расчётная скорость столкновения превышала 10 км/с, а угол наклона равен 30–35˚.

У этого блистательного объяснения современного состава Луны есть один, но существенный недостаток. Если Тейя не погибла, то, по всей видимости, она всё ещё находится… в Солнечной системе. Но где?..

С препринтом рассмотренной работы можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Technology Review.