Метеорит із Місяця завдав удару по гіпотезі Тейї

Аналіз метеорита, вибитого з давнього Місяця, показав наявність там апатитів, причому від початку серйозно збагачених водою. Вчені дійшли висновку про дуже високу частку легких елементів у корі молодої Селени, що погано поєднується з гіпотезою її утворення внаслідок зіткнення Землі та Тейї. Навпаки, це добре узгоджується з мультиімпактною теорією утворення природного супутника нашої планети.

Група дослідників із Європи вивчила матеріал метеорита місячного походження, який у 2017 році впав на Аравійський півострів. В результаті їм вперше вдалося знайти в породах, що належать до давньої місячної кори, сліди апатитів. Причому вміст і води, і легкого ізотопу водню там виявилося значно вищим, ніж у типових зразках місячного ґрунту, доставлених на Землю «Аполлонами» понад півстоліття тому. З цього автори роботи зробили досить цікаві висновки, про які розповіли у статті в Nature Astronomy.

Питання, як саме виник Місяць, тривалий час мав досить академічний характер. Ситуація змінилася в космічну еру: відповідно до самих гіпотез, Селена повинна бути сухою, повністю безводною, що серйозно ускладнює її освоєння. Саме такою є вихідна гіпотеза Тейї — утворення земного супутника внаслідок удару великої планети по молодій Землі.

У такому сценарії поверхня нашої планети мала повністю розплавитися, але й матеріал, викинутий у космос і згодом утворив Місяць, теж мав бути покритий океаном магми, що остигала щонайменше десятки мільйонів років тому. При цьому будь-яка вода мала покинути його. Якісь кількості Н2О можуть бути тільки на самій поверхні, в областей приполярної «вічної тіні».

Однак багато конкретних деталей у цій картині викликають питання. Наприклад, немає свідчень того, що Земля колись мала розплавлену поверхню, тобто покрита океаном магми, а без цього зіткнення з іншою планетою уявити абсолютно неможливо.

Співвідношення ізотопів різних елементів у відомих зразках місячного ґрунту несумісне з гіпотезою розплавленості молодого Місяця (легких ізотопів там залишилося дуже багато для такого сценарію). У місячних базальтах (застигла магма, що вилилася) знайшли сліди води і вуглецю (порівняно легкого елемента) у кількостях, занадто великих для тіла, сформованого з розплавленого матеріалу (той повинен був втратити основну частину легких елементів).

У місячних зразках занадто багато оксидів заліза (в півтора раза більше, ніж на Землі), щоб вони виникли цілком із земних матеріалів, але замало, щоб вони виникли із позаземних матеріалів. Крім того, за співвідношенням ізотопів хімічних елементів кожне тіло в Сонячній системі унікальне — крім Місяця та Землі, у яких це співвідношення однакове. Таке важко пояснити в рамках гіпотези Тейї, оскільки виходить, що вона мала не відрізнятися від Землі за складом — єдина серед планет нашої системи.

Нова робота робить істотний внесок у набір цих фактів. Її автори відзначили, що вивчений ними зразок відноситься до пород з місячної поверхні віком 4,5 мільярда років. Якщо виходити з концепції спочатку розплавленої поверхні Селени, наявність в апатитах на ній більш ніж 2300 частин води на мільйон важко пояснити. Хоча дослідники припустили, що це сталося шляхом здатності апатитів «захоплювати» воду з навколишніх порід, все одно неясно, як це могло статися: апатит не міг залишитися твердим в океані магми (температура плавлення не дуже висока). А якщо він отримав воду вже після остигання місячної кори, то її довкола просто не могло бути в досить великих кількостях.

«Результати нашої роботи дозволяють припустити, що рання місячна кора була значно багатшою за легкі елементи, ніж вважалося раніше», — констатували вчені.

Згідно з нею, Місяць виник здебільшого із земних матеріалів, що вибиваються з поверхні нашої планети падаючими на неї астероїдами (самі астероїди при цьому дали малий внесок у місячний матеріал). Це добре пояснює практично ідентичний ізотопний склад обох тіл. У такому сценарії поверхні і Місяця, і Землі ніколи не були розплавлені, що показує, чому геологи не мають слідів їх розплавлення.

З мультиімпактної гіпотези випливає, що поверхня Місяця має бути багата на воду і сьогодні — особливо в приполярних районах, і не тільки в кратерах, а й у складі ґрунту (аналог земної вічної мерзлоти). Автори нового дослідження хоч і залишаються прихильниками моноімпактної гіпотези (гіпотези Тейї), у коментарях для преси сказали, що їхня робота дозволяє сподіватися на виявлення на сучасному супутнику значних кількостей води, що спростить його освоєння.