Як утворився Місяць? Здавалося б, ми повинні знати відповідь, адже ми маємо більше тонни зразків її породи та результати численних досліджень, проведених як з орбіти, так і на поверхні супутника Землі. Міжнародна група вчених проаналізувала дані досліджень і дійшла висновку, що навряд чи сподобається прихильникам найпопулярнішої гіпотези.
Місяць – дивний, за мірками супутників, об’єкт. Її діаметр досить «звичайний», а ось маса становить 1,2 відсотка маси Землі, що робить Місяць найбільшим щодо своєї планети супутником у Сонячній системі. До будови теж є питання: маленьке металеве ядро становить лише чотири відсотки маси всього небесного тіла. Для порівняння: на ядро Землі припадає понад 30% її маси. Нарешті, природний супутник дуже швидко обертається навколо планети. Загалом історія освіти Місяця має пояснювати всі ці аномалії.
Загальна щільність Місяця схожа на щільність земної мантії, щобільше, за ізотопним складом темні місячні породи схожі на вулканічні земні. Ці подібності породили гіпотезу, що Місяць утворився після зіткнення Землі з великим тілом. З вибитої на орбіту матерії планети з часом і сформувався супутник. Такого ж висновку привели дослідження еволюції руху системи «Земля — Місяць».
Головна проблема гіпотези про зіткнення в тому, що при подібному розвитку подій Місяць формується переважно з матеріалу «стороннього» тіла, а не Землі, як показали комп’ютерні моделі. Прагнучи пояснити однаковий склад супутника і планети, вчені висунули схожі гіпотези, в основі яких, як і раніше, було зіткнення. Наприклад, за однією з них, об’єкт вибив матерію із Землі і полетів, за іншою — дві «напів-Землі» зіткнулися, повноцінно «перемішалися» і утворили Землю та Місяць.
Міжнародна група вчених з інститутів Швейцарської вищої технічної школи Цюриха та Рочестерського університету (США) звела результати геохімічних та геофізичних досліджень Місяця, щоб зрозуміти, які зі сценаріїв формування супутника найімовірніші. Робота викладена у відкритий доступ на сайті arXiv.
Новий геофізичний аналіз показав, що ядро Місяця з радіусом 300 ± 20 км становить приблизно 0,8-1,5 відсотка маси супутника. Такі параметри «серцевини» накладають обмеження складу ядра та інших верств. Якщо решта Місяця за складом схожа на верхню мантію Землі, то ядро має бути надзвичайно щільним (приблизно 7,8 тисячі кілограмів на кубічний метр) і складатися майже виключно зі сплаву заліза та нікелю. Якщо ж у складі Місяця більше оксидів заліза, ніж у земній мантії, то ядро не повинно бути настільки щільним і може містити значну кількість інших елементів.
На сьогодні ми не маємо сейсмічних даних про структуру Місяця на глибині нижче 1,1 тисячі кілометрів (радіус супутника — 1,7 тисячі кілометрів). Можливо, необхідну інформацію збере місія Lunar Geophysical Network (поки що не затверджена) або чутливі сейсмометри Farside Seismic Suite, які можуть вирушити на поверхню супутника в рамках програми CLPS (NASA).
Автори нової наукової роботи також вивели відносний зміст 70 елементів у мантії та корі Місяця. Судячи з цих даних, Земля та Місяць сформувалися з однієї матерії, тобто в одній частині протопланетного диска, без домішок від гіпотетичного імпактора. Утворився наш супутник приблизно 4,5 мільярда років тому з речовини, в якій на той момент майже не залишилося летких речовин.
Щоб уточнити історію формування різних верств Місяця, необхідно провести аналіз порід (краще мантії), зібраних в інших областях супутника, далеко від тих місць, де вже сідали апарати. Такі зразки можуть доставити місії «Чан’е-6» (Китай) та місяцехода Endurance (концепт, NASA).
Проблему відсутності «домішок» вирішують сценарії дуже потужного зіткнення та «перемішування» матерії імпактора та прабатька Землі. Як зазначили автори нового дослідження, поведінка матерії в таких екстремальних умовах поки що не до кінця вивчена та не впроваджена у чисельні моделі подібних подій. Щобільше, співвідношення елементів та їх ізотопів у Місяці не могло утворитися за високої температури, яка неминуча у потужному зіткненні з «перемішуванням» речовини.
Загалом, у Місяці немає слідів зіткнення Землі з Теей, гіпотетичної планетою, що формується. Або цієї події був, чи процесі нього матерія нашої планети ідеально перемішалася з матерією «гості» ще до природного формування супутника. Як підсумували вчені, «на сьогоднішній день модель гігантського зіткнення — найгірша модель формування Місяця з тих, що у нас є, якщо не рахувати всіх інших, які не раз намагалися довести».
