Увеличить шрифт

• 11:27, 6 июня 2014
• Комментариев

Луна возникла в результате так называемого Гигантского столкновения, случившегося 4,5 млрд лет назад между протоземлей и другой протопланетой размером примерно с Марс, окончательно убедились ученые. Несмотря на то что эта гипотеза происхождения Луны всегда была превалирующей, до сих пор бесспорных доказательств в ее пользу представлено не было.

Из более чем полутораста лун Солнечной системы лишь наша Луна имеет, как считается, свое особое происхождение. Прочие естественные спутники либо представляют собой пришлые планетезимали, либо родились одновременно с родительскими планетами из одного аккреционного диска. Однако многие признаки, такие как малое содержание воды и прочих летучих элементов на Луне, очень маленькое ядро, ее сходный с Землей угловой момент и другие, заставили ученых предположить другой сценарий ее возникновения — сценарий Гигантского столкновения.

Проблема состояла в том, что каждой планете Солнечной системы присущ свой собственный, уникальный изотопный состав, поэтому и у той протопланеты, ее назвали Тейя, разумно было бы предположить изотопный состав, отличный от земного.

По многим расчетам, Тейя отдала на создание Луны от 70 до 90% своей массы. Правда, существуют и другие версии, согласно которым Тейя ударила Землю слишком уж по касательной, вырвав из нее изрядный кусок массы и куда-то потом улетев, причем на Луну она отдала при этом не более 8% своего вещества. Сложность состояла еще в том, что при ударе о протоземлю Тейя могла отдать ей до 50% своей изотопной подписи, поэтому поиск различий еще более затруднялся.

Но так или иначе, до сих пор никакого изотопного различия в лунных и земных грунтах обнаружено не было.

Хотя вроде бы мерили точно, до пяти частей на миллион.

Новая установка, созданная в Геттингенском университете, позволила исследователям куда более точно измерять изотопный состав материалов. Решив сравнить на ней лунные и земные базальты, ученые для начала воспользовались веществом лунных метеоритов, но разницы с земными материалами никакой не нашли: по их мнению, небесные пришельцы с Луны за время своего пребывания на нашей планете оказались изрядно засорены местными изотопами. Поэтому их следующим шагом было исследование образцов лунного грунта, привезенного на Землю тремя экспедициями миссии "Аполлон".

Ученые сфокусировали свое внимание на изотопах кислорода.

В результате во всех трех образцах, привезенных с Луны, содержание кислорода-17 на 9 стотысячных процента превышало то, что обнаруживалось в земных образцах.

"Это различие слишком малое, но оно есть, — говорит Даниэл Хервардц, возглавляющий исследование. — И это приводит нас к двум выводам. Во-первых, мы можем с уверенностью сказать, что Гигантское столкновение действительно произошло. Во-вторых, это дает нам возможность сказать что-то и о геохимии Тейи. Следующая цель — узнать, сколько в действительности материала досталось Луне от Тейи".

В 70-90% Хервардц не верит. Он считает, что, скорее всего, Луна от Земли и Тейи унаследовала, как и положено наследовать от родителей, 50 на 50.

И наконец, так и остается без ответа вопрос, куда девалась Тейя после столкновения, что с ней стало, погибла ли она в последующих коллизиях, упала на какой-нибудь Юпитер или стала частью нам давно известной планеты.

Похожие материалы

• 11.11.2016, 10:00 В тренде. Госдепам и членам Совфеда увеличат штат помощников Как выяснила "Газета.Ru", в ближайшее время в Госдуму будет внесен законопроект, увеличивающий допустимый штат помощников думских депутатов и членов Совета Федерации. Сейчас парламентарий может иметь максимум пять помощников, поправки увеличат это число до семи. Это важно для депутатов-одномандатников, которым может не хватать рук для работы в округах. Эксперт считает, что инициатива укладывается в тренд повышения авторитета Госдумы.
• 22.10.2015, 10:57 СМИ: Ученые объявили о 15 днях полной темноты на Земле СМИ распространили информацию о том, что Землю ждут 15 дней полной темноты - с 15 ноября по 29 ноября 2015 года. Причинами явления станет глобальное потускнение Солнца. Авторы новостей ссылаются на специалистов NASA.
• 30.06.2015, 10:03 1 июля суткам добавят одну секунду. Возможны сбои в операционных системах 1 июля ученые добавят жителям Земли одну лишнюю секунду. Удлинить одни сутки в году потребовало торможение Земли, вызванное Солнцем и Луной.
• 02.04.2015, 12:54 Луна станет темно-красного цвета. 4 апреля - самое короткое лунное затмение за столетие Это будет уже третье из четырех лунных затмений, приходящихся на период с 15 апреля 2014 года по 28 сентября нынешнего года.
• 11.07.2014, 14:25 Суперлуние. Спутник дважды минимально приблизится к Земле Предстоящей ночью Луна приблизится к Земле на минимальное расстояние, сообщил "Русской службе новостей" ведущий научный сотрудник Пулковской астрономической обсерватории РАН Георгий Гончаров. В это время полная Луна будет крупнее, чем обычно.

Новые материалы

• 27.03.2019, 08:45 Психолог: "Дети "уходят" в гаджеты при поддержке взрослых" Эксперты констатируют, что ещё никогда за всю историю человечества структурные изменения в информационном поле не были столь грандиозными и значительными. Мы переживаем информационные и технологические революции, перевороты, мятежи и реформы. И кроме восторженных планов, связанных с этими новыми возможностями, звучат тревожные прогнозы. Например, врач-психотерапевт Андрей Курпатов утверждает, что искусственный информационные технологии приводят к неизбежной атрофии интеллектуальной функции. Многие видят врагом человечества мобильный телефон. Родители стонут - он стал членом семьи, навязчивым, эгоистичным и нетерпеливым.
• 26.03.2019, 10:20 Летающие тарелки, чипсы и алюминий. Самые громкие несбывшиеся надежды Саратовской области. Часть 1 Какими только обещаниями и прожектами не потчевали саратовцев последние три десятилетия чиновники и бизнес. Некоторые из этих планов развалились по ходу исполнения, к воплощению других даже не приступали. Часть из них до сих пор не дает покоя власти, другие же давно сданы в архив и забыты. Если бы происходили чудеса и все планы сильных мира сего воплощались в жизнь, Саратовская область выглядела бы совсем по-другому. "Фокус города" постарался вспомнить самые громкие несбывшиеся надежды региона.

Столкновение Земли с гипотетической планетой Тейей, вероятно, образовало Луну совсем не так, как полагали раньше: мощнейший удар испарил большую часть твёрдых пород нашей планеты, резко раздув её в размерах, и именно из внешних слоёв этого пара возник наш естественный спутник.

Американские учёные разработали новую методику определения концентрации изотопов калия и на её основе создали экзотическую теорию образования Луны, ранее никогда не рассматривавшуюся научным сообществом. Соответствующая статья опубликована в журнале Nature.

C 1970-х годов принято считать, что Луна образовалась, когда 4,5 миллиарда лет назад гипотетическая планета размером с Марс (Тейя) ударила в прото-Землю. Однако последние 15 лет ряд данных плохо стыкуется с этой идеей. Почти любая модель такого столкновения показывает, что Луна не менее чем на 60 процентов должна образоваться из Тейи. Но анализ состава лунного грунта — как советского, так и американского — указал на то, что там то же соотношение изотопов кислорода, что и на Земле. Известно также, что химический состав планет, образовавшихся в разных регионах Солнечной системы, должен различаться. Американские марсоходы фиксируют, что изотопный состав для Марса совсем не такой, как для Земли.

Общепринятая модель формирования Луны.

Чтобы объяснить это противоречие, в 2015 году была предложена новая модель, согласно которой столкновение тел было "лобовым" и настолько мощным, что основная часть обеих планет от нагрева испарилась. Горные породы стали газом, однако его температура была так высока, что вместо силикатной атмосферы над ядром планеты возник сплошной покров силикатной сверхкритической жидкости. Так называют состояние вещества, когда температура и давление в нём выше критической точки. Из-за этого ему одновременно присущи свойства как газа, так и жидкости. Например, сверхкритическая жидкость легко проникает сквозь препятствия как газ, но при этом растворяет твёрдые тела, как жидкость.

В такой среде материя Тейи и прото-Земли могла быстро смешаться и стать химически однородной за короткое время. У гипотезы было два основных недостатка. Во-первых, если это было так, её, на первый взгляд, было невозможно ни опровергнуть, ни убедительно доказать. Ведь состав Земли и Луны тогда был бы одинаковым. Во-вторых, сценарий получался слишком экзотическим. Он требовал испарения основной части нашей планеты после удара и её увеличения в объёме в 500 раз. Диаметр планеты тогда мог достигать 100 000 километров (почти как у Сатурна). Это примерно в восемь раз больше, чем сегодня, и больше похоже на газовую планету-гиганта, чем на известную нам Землю.

Однако теперь учёные из США, создав более точный метод анализа для изотопов калия, установили, что в лунных породах калия-41 чуть больше, чем в земных (на 4 десятитысячных доли). Единственный сценарий, который может корректно объяснить такое различие, — разная скорость конденсации калия-41 из облака горячего пара. Внешние слои вздувшейся после удара прото-Земли оказались бы в десятках тысячах километров от её центра и начали охлаждаться раньше. По мере остывания более тяжёлый калий-41 осаждался во внешних слоях интенсивнее, чем во внутренних. Поскольку внешние слои позже стали Луной, а внутренние стали нынешней Землёй, на спутнике калия-41 естественным образом оказалось чуть больше, чем на нашей планете.

Если бы этот процесс шёл в вакууме, он дал бы большую разницу по концентрации калия-41. Поскольку различия всё же довольно малы, расчёты показывают, что конденсация калия-41 в веществе будущей Луны шла при давлении в 10 атмосфер. Это довольно большая величина, которая указывает на то, что гипотеза испарения прото-Земли после столкновения с Тейей, скорее всего, верна. Как ни трудно было бы это себе представить сегодня, в районе формирования будущей Луны существовала сверхкритическая жидкость из испарившихся твёрдых пород нашей планеты. Со временем она постепенно кристаллизировалась в породы современной Луны. А остальные "излишки" вещества осели обратно на нашу планету, образовав её внешние слои.

НАСА ищет загадочную планету Тейя

Два автоматических зонда НАСА — «близнецы» STEREO вошли в область, где, возможно, сохранились следы гипотетической планеты, столкновение которой с Землей, по мнению некоторых ученых, привело к появлению Луны. Космические аппараты были запущенные в октябре 2006 года для наблюдений за Солнцем.

«Имя этой планеты — Тейя. Это гипотетический мир. Мы никогда не видели его, но некоторые исследователи верят, что он существовал 4,5 миллиарда лет назад, и что его столкновение с Землей привело к формированию Луны», — сообщил один из участников проекта STEREO Майк Кэйсер.

«Гипотеза Тейи» была разработана теоретиками из Принстона Эдвардом Бэлбруно и Ричардом Готтом. Они начали с популярной теории, согласно которой Луна сформировалась из огромного количества обломков, выброшенного в космос из-за столкновения с Землей другой планеты размером с Марс. Этот сценарий позволял объяснить многие особенности строения Луны, в частности, изотопный состав лунных пород.

Однако он не давал ответа на вопрос, откуда взялась эта планета. Бэлбруно и Готт полагают, что создательница Луны сформировалась на земной орбите в точках Лагранжа — так называют точки, где тяготение Земли и Солнца формирует гравитационные «колодцы». Таких точек всего пять и туда, на начальной стадии формирования Солнечной системы, как вода в низины, собирались планетезимали — мелкие планетные тела, «строительные блоки» будущих планет.

Бэлбруно и Готт полагают, что в одной из двух точек Лагранжа, L4 или L5, расположенных на земной орбите под углом 60 градусов от направления Земля — Солнце, из планетезималей могла сформироваться Тейя, названная по имени титаниды из греческой мифологии, породившей богиню Луны Селену. Если эта гипотеза верна, то в точках Лагранжа должны остаться планетезимали, не успевшие присоединиться к Тейе.

«Зонды STEREO сейчас входят в эту область и оказываются в наилучшей позиции для поисков», — говорит Кэйсер.

Ранее астрономы пытались обнаружить следы Тейи с помощью наземных телескопов, но они могли видеть только объекты километровых размеров. Когда зонды НАСА попадут в точки Лагранжа, они смогут видеть значительно меньшие тела. Их обнаружат, необходимо будет выяснить их состав. Если он окажется сходным с составом земных и лунных пород, это окажется весомым подтверждением гипотезы Бэлбруно и Готта.

Вместе с тем, поиск родительницы Луны не является главной задачей зондов STEREO. Это солнечные обсерватории, которые должны занять место на земной орбите с двух противоположных сторон от Солнца, чтобы помочь ученым видеть трехмерную картину солнечной активности.

Направляясь к «месту службы» зонды в течение нескольких месяцев будут проходить зоны точек Лагранжа и искать следы Тейи. В поисках могут помочь все желающие — на сайте миссии будут выкладываться фото, где, может быть, удастся обнаружить астероиды, сообщает РИА Новости.

В поисках Тейи, блуждающей планеты

Существует множество теорий, объясняющих нынешнее строение Солнечной системы. Одна из них гласит, что в далеко прошлом вокруг Солнца вращалась еще одна планета под названием Тейя, которая впоследствии сошла с орбиты и чередой столкновений с другими небесными телами сформировала ту систему, которую мы можем наблюдать сейчас. Астрономы надеются, что космические зонды помогут им напасть на след Тейи.

Спонтанная прогулка Тейи, без сомнений, является лишь одной версией происходивших процессов становления Солнечной системы. Однако именно это наилучшим образом объясняет все феномены ближнего космоса. Так, например, только столкновение с массивным небесным телом могло заставить Луну навсегда прекратить вращение вокруг собственной оси или же сформироваться из обломков катастрофы.

«Это все гипотетические предположения, — говорит один из участников поисков Тейи Майк Кайзер. — Мы никогда не сможем увидеть это, но многие исследователи уверены в том, что 4,5 миллиарда лет назад подобный инцидент имел место быть. Согласно гипотезам, Тейя была схожа по размерам и массе с Марсом. После соударения с Землей блуждающая планета рассыпалась на множество осколков, часть которых слиплась под воздействием центробежной силы и образовала Луну».

Впервые подобный сценарий происхождения Луны предложили в начале 80-х годов математик Эдвард Бельбруно и астрофизик Ричард Готт, известный своей теорией путешествия по времени. Затем эту идею подхватили многие ученые – она отлично объясняла особенности строения Луны: небольшое массивное ядро и дифференцированную плотность породы. Осталось только определить: какой объект был виновником катаклизма – планета, астероид или метеорит?

Ученые надеются, что двойной космический зонд STEREO, запущенный NASA в 2006 году, поможет им обнаружить следы движения Тейи по Солнечной системе и окончательно установить процесс формирования Луны. Наблюдения при помощи телескопов не позволяют обнаружить признаки существования неуловимой планеты, однако STEREO направляется в точки Лагранжа земной орбиты, где гравитационные поля Земли и Солнца пересекаются. Подобный аспект позволит телескопу зонда посмотреть на Солнечную систему без искажений.

Двух ближайших точек Лагранжа STEREO достигнет последовательно в сентябре и октябре 2009 года. Его телескопы будут изучать солнечную активность, а также гравитационные поля светила и планет. Именно по гравитационному следу астрономы рассчитывают отследить Тейю – такое массивное небесное тело не могло свободно перемещаться по системе, не оставляя за собой каких-либо искажений.

«Компьютерная модель показывает, что осколки Тейи могли скапливаться в 4-й и 5-й точках Лагранжа, где баланс внешних сил позволили ими объединиться в целое, — говорит Кайзер. — Кроме того, блуждающая планета могла повлиять на гравитационные поля других зарождающихся тел, например, Венеры. Это тоже можно будет проверить с помощью исследований ближнего космоса зондом STEREO».

No related links found

На той же орбите, что и Земля. Согласно теории гигантского столкновения столкнувшись с Землей привело к формированию Луны. Вероятно просуществовала на протяжении сотни мильйонолить от момента формирования Солнечной системы (~ 4.6 Гигалет) и до момента столкновения с Землей (~ 4.5 Гигалет).

Объект сформировался в точке Лагранжа (L4 или L5) по системе двух тел Земля-Солнце. Ориентировочно масса Тейи была как у (1 / 10 Земли). Планета названа в честь титана Тейи - матери Селены (богини ).

По некоторым данным планетозималей Тейя вероятно просуществовала 30-50 миллионов лет от формирования Солнечной системы и 4.53 Гигалет (миллиард лет) лет назад столкнулась с прото-Землей. Согласно результатам сравнительного анализа распределения изотопов рубидия и стронция на Луне и Земле проведенного в 2008 году столкновение произошло 4.48 ± 0.02? Гигалет. Последнее число хорошо согласуется с датой 4.46 ± 0.04 Гигалет, которая была ранее получена на основе потери свинца и формированию Лунной коры. Таким образом Тейя могла существовать на протяжении 70-110 Мегалет (миллионов лет).

Прото-Земля, на момент столкновения уже имела почти современную массу. Начальная скорость столкновения была незначительной, в астрономическом смысле - 4 км / сек. Угол падения Тейи был острым, ориентировочно 45 °. Железное ядро Тейи погрузилось к земному ядру, в то время как большинство мантии Тейи и значительная доля мантии Земли были выброшены в космос, где сформировали аккреционный диск. С аккреционного диска в очень короткое время (в пределах века, возможно даже одного месяца) сформировался спутник планеты - Луна.

Сближения и столкновения Тейи и Земли, и образование Луны.

Компьютерное моделирование показывает, что в троянских точках Лагранжа системы Земля-Луна длительное время до 100 Мегалит могли существовать значительные тела или скопления обломков.

В результате столкновения Земля получила значительный угловой момент вращения, сутки продолжалась около пяти часов. В дальнейшем вследствие удаления Луны, вращения Земли замедлился к существующим двадцати четырех часов в сутках.

Согласно современным взглядам, изотопное распределение планет существенно зависит от расстояния до Солнца. Луна и Земля имея сходное распределение изотопов не могли сформироваться на отличных орбитах, однако факт отсутствия на Спутнике тяжелых элементов было тяжело объяснить одновременным образованием на одной орбите обоих тел.

Впервые гипотеза "большого удара" или "большого всплеска" была предложена в 1975 году группой американских астрофизиков Элом Камероном, Уильямом Вардом и Уильямом Хартманн. Таким образом относительно легко было обосновано почти полное отсутствие на спутнике тяжелых элементов, например железа. Однако объект, образовавшийся кое должен существенно отличный состав и в новообразованного Луны был бы отличный изотопный состав, например изотопов кислорода.

Место возникновения Тейи долгое время оставался слабым местом теории. В новообразованной Солнечной системе не было мест где смог образоваться такой значительный объект, как Тейя с похожим к Земле изотопным составом. Ведь для накопления такой массы должно было пройти определенное время существования на стабильной орбите. В 2004 году на основе компьютерного моделирования два сотрудника Принстонского университета Ричард Готт и Эдуард Бэлбруно проиллюстрировали, что в одной из троянских точек Лагранжа, которые отстоят от Земли на 60 ° смог бы образоваться планетоид, который имел бы достаточно времени для разрастания в Марсианской массы.

Ориентировочно через сотню миллионов лет объект был расшатан гигантом и постепенно сблизился и столкнулся с Землей на незначительной скорости. Поскольку и Земля и Тейя сформировались на одной орбите, то и изотопный состав в них похож.
25 февраля 2011 было объявлено об открытии двух планет на одной орбите в планетарной системе KOI-730. Обе планеты находятся в троянов точках друг относительно друга.

Существование таких объектов является еще одним подтверждением правдоподобности существования Тейи. Согласно расчетам орбит минимум в течение ближайших 2.2 миллионов лет обе планеты будут иметь стабильные орбиты.

Согласно этой теории, Тейя образовалась 4,6 млрд лет назад, как и другие планеты Солнечной системы , и имела сходный с Марсом размер.

См. также

Напишите отзыв о статье "Тейя (гипотетическая планета)"

Примечания