Близько 4,5 мільярда років тому відбулася найважливіша подія в історії нашої планети: величезне небесне тіло під назвою Тея зіткнулося з молодою Землею. Як відбувалося зіткнення і що саме сталося після нього, остаточно не з’ясовано. Однак, безперечним є те, що через це зіткнення змінилися розмір, склад та орбіта Землі, і що воно ознаменувало народження нашого постійного супутника в космосі, Місяця.
Що це було за небесне тіло, яке так різко змінило хід розвитку нашої планети? Якого розміру була Тея? Який був склад її речовини? І з якої частини Сонячної системи вона мчала до Землі? Знайти відповіді на ці питання складно. Зрештою, Тея була повністю зруйнована під час зіткнення. Проте, її сліди можна знайти й нині, наприклад, у складі сучасних Землі та Місяця.
У дослідженні, результати якого опубліковано в журналі Science, науковці під керівництвом вчених з Інституту дослідження Сонячної системи імені Макса Планка (Max Planck Institute for Solar System Research, MPS) та Чиказького університету використали таку інформацію, щоб з’ясувати можливий «список інгредієнтів» Теї — і, отже, встановити місце її походження.
«Склад тіла архівує всю історію його формування, зокрема й місце його походження», — сказав Торстен Кляйн (Thorsten Kleine), директор MPS та співавтор нового дослідження.
Співвідношення певних ізотопів металів, що присутні в об’єкті, є особливо показовими. Ізотопи — це варіанти одного й того ж елемента, які відрізняються лише кількістю нейтронів у своєму атомному ядрі, а отже, і своєю вагою.
У ранній Сонячній системі ізотопи якогось конкретного елемента, ймовірно, були розподілені нерівномірно. Наприклад, на зовнішньому краю Сонячної системи співвідношення ізотопів було дещо іншим, ніж поблизу Сонця. Таким чином, інформація про походження його початкових будівельних блоків зберігається в ізотопному складі небесного тіла.
Пошук слідів Теї на Землі та Місяці
У дослідженні наукова група з безпрецедентною точністю визначила співвідношення різних ізотопів заліза в земних та місячних породах. Для цього науковці дослідили 15 земних порід та шість місячних зразків, які астронавти з місій «Аполлон» привезли на Землю.
Результат навряд чи здивує: як вже показали попередні вимірювання співвідношень ізотопів хрому, кальцію, титану та цирконію, Земля і Місяць у цьому відношенні не відрізняються.
Однак велика схожість не дає змоги зробити жодних прямих висновків щодо Теї. Існує просто забагато можливих сценаріїв зіткнення. Більшість моделей припускають, що Місяць утворився майже повністю з матеріалу Теї. Однак, можливо, він складається переважно з матеріалу ранньої мантії Землі або породи Землі та Теї змішалися нероздільно.
Зворотне проектування планети
Щоб дізнатися більше про Тею, дослідники застосували своєрідний метод зворотної інженерії для планет. Зважаючи на відповідні співвідношення ізотопів у сучасних земних та місячних породах, наукова група проаналізувала, які склади та розміри Теї, а також склад ранньої Землі могли привести до цього кінцевого стану.
У дослідженні науковці розглядали не лише ізотопи заліза, але й ізотопи хрому, молібдену та цирконію. Різні елементи дають змогу вивчати різні фази формування планет.
Задовго до руйнівної зустрічі з Теєю всередині ранньої Землі відбувся своєрідний процес сортування. З утворенням залізного ядра там накопичилися деякі елементи, такі як залізо та молібден; згодом вони були практично відсутні в кам’янистій мантії.
Залізо, яке міститься нині в мантії Землі, таким чином, могло потрапити в неї лише після формування ядра, наприклад, від Теї. Інші елементи, такі як цирконій, які не занурилися в ядро, документують всю історію формування нашої планети.
Метеорити як орієнтир
З математично можливих складів Теї та ранньої Землі, отриманих через розрахунки, деякі можна виключити як неправдоподібні.
«Найпереконливіший сценарій полягає в тому, що більшість будівельних блоків Землі та Теї виникли у внутрішній частині Сонячної системи. Земля і Тея, ймовірно, були сусідами», — сказав Тімо Гопп (Timo Hopp), вчений MPS та перший автор нового дослідження.
Хоча склад ранньої Землі можна подати переважно як суміш речовини відомих класів метеоритів, це не стосується Теї. Різні класи метеоритів виникли в різних районах зовнішньої частини Сонячної системи. Тому вони є орієнтиром для будівельного матеріалу, який існував під час формування ранньої Землі й Теї.
Однак у випадку Теї також міг бути задіяний раніше невідомий матеріал. Дослідники вважають, що походження цього матеріалу ближче до Сонця, ніж Земля. Тому розрахунки показують, що Тея виникла ближче до Сонця, ніж наша планета.
За інф. з сайту https://phys.org
