Новая серия измерений изотопов кислорода обеспечивает всё больше доказательств того, что Луна сформировалась в результате столкновения Земли с другим, более крупным, астрономическим объектом, порядка 4,5 млрд лет назад.
Статья, описывающая ход и результаты проведенного исследования, опубликована в журнале «Science» 6 июня 2014 года. Также авторы исследований планируют презентовать доклад на эту тему на Гольдшмидтовской конференции — одной из крупнейших ежегодных международных конференций геохимиков — которая будет проходить 11 июня в Калифорнии.
Большинство планетологов считает, что Луна сформировалась в результате столкновения Земли с космическим объектом планетарных размеров, которому учёные дали название Тейя (Theia). Для того, чтобы подтвердить теорию Гигантского столкновения, согласно которой 4,5 млрд лет тому назад протопланета Земля (Гея) столкнулась с протопланетой Тейя, учёные сфокусировались на измерении соотношений между изотопами кислорода, титана, кремния и прочих химических элементов. Как известно, в пределах Солнечной системы эти соотношения варьируются в весьма широком диапазоне, но их близкое сходство, когда речь заходила о Земле и Луне, противоречило теоретическим моделям столкновения, исходя из которых Луна сформировалась в основном из Тейи, следовательно, спутник должен композиционно отличаться от Земли. Все попытки учёных обнаружить следы Тейи в образцах лунных пород до недавнего времени были безрезультатными.
Команда немецких исследователей во главе с доктором Daniel Herwartz использовала более усовершенствованные методы, дабы сравнить соотношения изотопов 16O и 17O в лунных выборках с теми, что имеют земное происхождение. Команда сначала использовала в качестве образцов лунных горных пород фрагменты метеоритов, прибывших на Землю со спутника, но ввиду того, что эти выборки «смешали» свои изотопы с водой на Земле, было принято решение искать новые образы горных пород Луны. Ими стали выборки лунного грунта, доставленные на Землю в ходе полётов «Аполлон 11», «Аполлон 12» и Аполлон 16». Как позже было установлено, они характеризовались более высокими концентрациями 16O и 17O, нежели из земные «коллеги».
По словам Daniel Herwartz, несмотря на то, что различия в содержании изотопов кислорода в лунных выборках и земных на первый взгляд несущественны и их крайне сложно идентифицировать, абсолютно точно можно сказать, что они там есть. Из этого следует, что, во-первых, Гигантское столкновение действительно имело место в далёком прошлом, а во-вторых, благодаря этому анализу учёные получили общее представление о геохимии Тейи. По мнению учёных, протопланеты Тейя была подобна тому, что учёные называют хондритами Е-типа. Если это действительно так, то исследователи могут прогнозировать геохимический и изотопный состав Луны, потому что Луна — это «смесь» Тейи и ранней Земли.
По оценкам большинства моделей, Луна на 70-90% состоит из материала Тейи, а оставшиеся 30-10% — это материал ранней Земли. Однако некоторые модели утверждают, что содержание материала с Тейи на Луне не превышает 8%. По словам Daniel Herwartz, новые данные указывают на то, что Луна на 50% представлена материалом протопланеты Земля и на 50% — материалом протопланеты Тейя. Тем не менее, это всего лишь предположение и в будущем его ещё необходимо подтвердить.
Исследование показало, что разница между соотношением 16O/17O в земных и лунных выборках составляет 12 частей на миллион.
