Содержание
Практически все железо, из которого люди делают ножи, корабли и небоскребы — это обломки погибшей планеты, которая врезалась в Землю 4,5 миллиарда лет назад.
Немецкие и американские планетологи впервые по изотопам железа в лунных камнях определили, откуда прилетела Тейя — та самая протопланета размером с Марс, которая 4,5 миллиарда лет назад врезалась в молодую Землю и буквально породила Луну. Резульаты исследования опубликованы в Sciene.
Почему это вообще возможно узнать спустя миллиарды лет
Когда Солнечная система только формировалась, газопылевой диск вокруг молодого Солнца был не однородным. В нем, как в слоеном пироге, на разных расстояниях от центра преобладали разные пропорции изотопов — легких и тяжелых вариантов одного и того же элемента. Ближе к Солнцу один состав, дальше — другой. Планеты росли из того, что было рядом, поэтому их химический почерк сохранился до сих пор.
Что именно измерили
Команда под руководством Тимо Хоппа из Института Макса Планка и Чикагского университета взяла шесть лунных образцов, которые астронавты «Аполлонов» привезли в 1969–1972 годах, и пятнадцать земных пород разных типов. Главное новшество — они впервые добились сверхточного измерения изотопов железа в мантийных породах. Раньше железо считалось «шумным»: его слишком много, оно легко окисляется и постоянно «перемешивается» в магме, поэтому мелкие различия просто терялись. Хром, титан и цирконий давали чистый сигнал, а железо — нет. Теперь ученые научились убирать весь этот шум и увидели четкую картинку.
Результат: Земля и Луна по железу практически неразличимы. Это подтверждает старые данные по другим элементам, но теперь картина полная.
Как «отмотали назад» катастрофу
Вместо того чтобы прогонять миллионы компьютерных симуляций столкновения, ученые пошли другим путем. Они задали вопрос наоборот: какой состав и размер должны были быть у Тейи и у ранней Земли до удара, чтобы после катастрофы получились именно те изотопные пропорции, которые мы видим сегодня в земной мантии и лунных породах.
Оказалось вариантов немного. Большинство сразу отпало, потому что не стыковалось с тем, что мы знаем о формировании планет из метеоритов.
Откуда в земной мантии лишнее железо
У молодой Земли железное ядро сформировалось крайне быстро. Практически все железо, изначально находившееся в мантии, мигрировало в ядро под действием гравитации. Следовательно, железо, обнаруживаемое в верхних слоях Земли сегодня, появилось уже после завершения формирования ядра, и его происхождение связано с материалом, принесенным Тейей.
Получается, практически все железо, из которого человечество потом выковало первые ножи, построило корабли и небоскребы — это обломки погибшей планеты.
Для надежности ученые смотрели не только железо. Цирконий почти не двигается — он остался в мантии с самого начала и фиксирует состав Земли до столкновения. Молибден и хром добавляют детали о том, как именно шло формирование ядра. Вместе эти элементы дали чёткую картину.
Где именно родилась Тейя
Самый вероятный сценарий, что Тейя сформировалась во внутренней части Солнечной системы, ближе к Солнцу, чем орбита современной Земли. Ее строительный материал был похож на земной, но с небольшими, но четкими отличиями в изотопах.
«Земля и Тейя, вероятно, были соседями», — говорит Тимо Хопп, ведущий автор исследования.
«Состав тела хранит в себе всю историю его формирования, включая место его происхождения», — добавляет Торстен Кляйн, директор Института Макса Планка.
Раньше считалось, что Тейя могла прилететь откуда угодно — из пояса астероидов, из-за Юпитера, даже из внешних облаков. Теперь круг резко сузился. Новое открытие делает теорию гигантского столкновения гораздо достоверней и объясняет, почему Луна и Земля так похожи по составу. Также это окончательно решает спор о составе Луны — примерно на 70–80 % она состоит из материала Тейи, а не из земной мантии.