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.
«Мы до сих пор не понимаем деталей того, как этот удар сформировал Землю и Луну. В последние годы компьютерное моделирование, изотопный анализ пород и данные анализа образцов лунного грунта поднимают вопрос о необходимости новых механизмов для объяснения наблюдаемых характеристик системы Земля-Луна», - пишет Робин Кэнап (Robin Canup) из Колорадского университета в Боулдере (США).
Теория столкновения прото-Земли с крупным небесным телом хорошо объясняет массу Луны, малое содержание железа на ней (10% массы Луны против 30% в составе Земли) и угловой момент системы Земля-Луна. 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.
Как пишет Кэнап, анализ образцов, доставленных с Луны в рамках программы «Аполлон» в 1970-х годах, показал, что силикатные мантии Луны и Земли совпадают по содержанию изотопов кислорода (в пределах точности измерений), при этом они отличаются от метеоритов с Марса или из пояса астероидов. В последние годы это сходство стало еще более явным. Содержание изотопов хрома, титана, вольфрама и кремния на Луне и Земле теперь представляется идентичным. Кроме того, измерения гравитации на Луне показали, что тугоплавкие металлы в изобилии присутствуют на обоих небесных телах, а не преобладают на Луне, как считалось ранее.
Современные теории
За последние годы ученые предложили несколько моделей, отличающихся от канонической. Так, 2007 году Каве Палеван (Kaveh Pahlevan) из Обсерватории Ниццы (Франция) и Дэвид Стивенсон (David Stevenson) из Калифорнийского технологического института в Пасадине (США) предложили модель, в которой земная магма и вещество Тейи интенсивно перемешивались после их столкновения, благодаря чему состав Земли и Луны оказался сходен.
В 2012 году Сара Стюарт (Sarah Stewart) из Гарвардского университета (США) и Матия Чук (Matija Cuk) из Института проблем поиска внеземных цивилизаций SETI в Маунтин-Вью (США) предложили модель столкновения быстро вращающегося «зародыша» Земли и Тейи. Прото-Земля в такой модели совершала один оборот всего за два часа. По предположению ученых, Тейя глубоко врезалась в будущую Землю, достигла ядра и выбросила огромное количество материи в окружающее космическое пространство, по своему составу она не отличалась от того «сплава» Земли и Тейи, который остался на нашей планете. Через несколько тысяч лет облако горячей материи на орбите остыло, и из него образовалась Луна.
Надежда на Венеру
Однако все предложенные модели имеют те или иные недостатки, считает Кэнап. «Теории происхождения Луны постоянно меняются. И ни одна современная модель столкновения не лучше других», - пишет она.
Общим недостатком существующих теорий Кэнап считает их слишком большую сложность. «Последовательности событий действительно встречаются в природе, но мы все же стараемся избегать такой сложности в наших моделях. Мы ищем самое простое возможное решение, как из эстетических соображений, так и потому, что простые решения часто бывают более вероятными. По мере того, как число шагов растет, вероятность каждой конкретной последовательности событий падает. Существующие модели сложнее и кажутся менее вероятными, чем исходная идея сильного столкновения», - отмечает Кэнап.
Подсказку может дать Венера, считает ученый. Предположение о том, что Тейя существенно отличалась по своему составу от Земли, базируется в большой степени на наших знаниях о Марсе. А вот об изотопном составе Венеры - планеты, наиболее похожей на Землю по массе и расстоянию до Солнца - мы ничего не знаем, рассуждает она. Если он окажется близким к составу Земли и Луны, то вероятность того, что и у Тейи был похожий состав, резко возрастет, а это снимет множество вопросов к исходной теории ударного формирования Луны.