Утворення Місяця

Згідно з широко прийнятою гіпотезою гігантського удару, Місяць утворився приблизно 4,5 мільярда років тому, коли тіло розміром з Марс під назвою Тея зіткнулося із Землею. Імітаційне моделювання та аналіз місячних порід припускають, що Місяць в основному складається з матеріалу мантії Теї, яка за складом схожа на мантію Землі.

Хімічний склад Місяця

Однак планети зазвичай мають різний хімічний склад. Якби Тея утворилася далеко від Землі, її склад мав би бути іншим, а склад Місяця не повинен був би нагадувати мантію Землі.

Вольфрамова загадка

Одним з елементів, який ускладнює історію походження Місяця, є вольфрам. Вольфрам – це елемент, який любить залізо і, як правило, опускається до ядер планет. Тому Місяць і Земля повинні мати дуже різну кількість вольфраму, оскільки багата вольфрамом мантія Теї була б включена до складу Місяця під час удару.

Ізотопна схожість

Два незалежних дослідження вивчили співвідношення двох ізотопів вольфраму в зразках місячних порід і земних порід. Вони виявили, що місячні породи мають трохи більше вольфраму-182, ніж Земля, що є цікавою знахідкою, оскільки вольфрам-182 утворюється внаслідок радіоактивного розпаду гафнію-182, який має короткий період напіврозпаду.

Гіпотеза пізнього шпону

Найпростішим рішенням вольфрамової загадки є гіпотеза пізнього шпону. Ця гіпотеза припускає, що Земля і прото-Місяць спочатку мали схожі співвідношення ізотопів вольфраму. Однак Земля, будучи більшою і масивнішою, продовжувала притягувати планетимали після удару, додаючи новий матеріал до своєї мантії. Цей пізній шпон мав би більше вольфраму-184 відносно вольфраму-182, тоді як Місяць зберігав би співвідношення з моменту удару.

Докази пізнього шпону

Гіпотеза пізнього шпону підтверджується тим фактом, що Земля має більше сидерофільних елементів (елементів, які люблять залізо) у своїй мантії, ніж очікувалося. Ці елементи повинні були б зануритися в ядро, але, мабуть, вони були принесені на Землю після утворення ядра внаслідок ударів метеоритів.

Схожість співвідношень ізотопів вольфраму

Щоб прото-Місяць відповідав вольфрамовому співвідношенню Землі, Тея і Земля повинні були спочатку мати дуже схожу кількість вольфраму. Вирішення цієї загадки потребуватиме подальших досліджень планет, але історія походження Місяця стає все зрозумілішою.

Роль планетималей у формуванні Місяця

Імітаційне моделювання показало, що великі удари, ймовірно, відбуваються між тілами, які утворилися близько один до одного і тому мають схожий склад. Це підтверджує ідею, що Тея утворилася відносно недалеко від Землі.

Планетималі та пізній шпон

Планетималі продовжували бомбардувати молоду Сонячну систему після утворення Місяця. Земля захопила більше цього пізнього шпонового матеріалу, ніж Місяць, що ще більше сприяло відмінностям у їхньому складі.