Луна появилась в результате столкновений Земли с десятками планет

Луна могла возникнуть не в результате одиночного столкновения Земли и протопланеты размером с Марс, а в ходе серии столкновений небольших планетарных "зародышей" с Землей, что объяснило бы странности в изотопном составе Луны. 

"Если Луна формировалась в ходе подобной серии столкновений, то тогда это позволит разрешить проблему с изотопами очень оригинальным путем. Ее формирование будет подобно тому, что происходит, когда художник смешивает краски в палитре – чем больше цветов вы смешиваете, тем меньше меняется итоговый результат и тем больше он будет похож на темно-коричневую краску", — рассказывает Гарет Коллинс (Gareth Collins) из Имперского колледжа Лондона (Великобритания).

Тайны Луны

Последние 30 лет было принято считать, что Луна образовалась в результате столкновения Тейи, протопланетного тела, с "зародышем" Земли. Столкновение привело к выбросу материи Тейи и прото-Земли в космос, из этой материи и сформировалась Луна. Теория столкновения прото-Земли с крупным небесным телом хорошо объясняет массу Луны, малое содержание железа на ней и прочие параметры.

Однако при таком столкновении значительную часть материала, составляющего Луну, должна была принести гипотетическая Тейя. По своему составу она должна была отличаться от Земли, как отличается от нее большинство небесных тел внутренней области Солнечной системы, которая включает планеты земной группы и астероиды. Но на самом деле состав Земли и Луны очень похож, вплоть до одинаковых долей изотопов многих металлов и прочих элементов.

Схема формирования Луны

Относительно недавно планетологи предложили достаточно экзотическое решение этой проблемы – так называемую гипотезу "планеты-юлы". В соответствии с ней, юная Земля должна была вращаться очень быстро и при этом лежать на боку, подобно Урану, и столкновение с Тейей должно был затормозить ее и повернуть ее ось. Подобный сценарий в принципе имеет право на жизнь, но он крайне маловероятен, что заставляет планетологов искать другие варианты рождения Луны.

Хагай Перец (Hagai Perets) из Технологического института Израиля в Хайфе и его коллеги предложили альтернативное объяснение отсутствию различий в долях изотопов в породах Луны и Земли, предположив, что спутница нашей планеты могла формироваться не "в один присест", а по частям.

Космический бильярд

Если Земля сталкивалась не с одной Тейей размером с Марс, а с целым набором небольших протопланет, то тогда скорость вращения нашей планеты и последствия столкновения  могут быть не столь большими, которые требует классический сценарий формирования Луны. Каждый раз, когда такие "мини-Луны" врезались в Землю, они выбрасывали часть ее материи на орбиту, где она сливалась с уже существующей Луной, сформировавшейся после первого столкновения.

Руководствуясь этой идеей. Перец и его коллеги просчитали последствия столкновения Земли с несколькими подобными "зародышами" и проверили, сможет ли Луна вырасти до ее современных размеров и достичь нужного соотношения изотопов подобным образом.

Как оказалось, подобный сценарий действительно возможен – последовательного падения и уничтожения около 20 небольших протопланетных тел, чья масса составляет около 1-10% от массы, будет достаточно для того, чтобы сформировать Луну в ее современных размерах и с современным составом. С другой стороны, если хотя бы одна "мини-Луна" сбежит от Земли, то тогда формирование Луны потребует гораздо большего числа зародышей планет.

Подобная гипотеза может показаться еще менее реалистичной, чем идея "планеты-юлы", однако в первые эпохи жизни Солнечной системы ее населяли тысячи крупных и множество мелких зародышей планет, многие из которых были "катапультированы" в открытый космос или выведены на курс столкновения с Землей и другими планетами в тот момент, когда Юпитер и Сатурн начали свое движение в сторону Солнца. Вполне возможно, что некоторая часть из них врезалась в прото-Землю и породила Луну.