Планетологи объяснили, как Луна сохранила воду после колоссального удара

Если спутник Земли образовался из раскалённого облака, почему там так много воды? Мики Накадзима (Miki Nakajima) из Института Карнеги и Дэвид Стивенсон (David Stevenson) из Калифорнийского технологического института, похоже, нашли ответ, но он, как водится, породил новые вопросы.Практически все специалисты сегодня согласны, что Луна образовалась около 4,5 миллиарда лет назад в результате столкновения Земли с планетой Тейей. Будущую родину человечества окутало раскалённое облако, состоящее из вещества Тейи и самой Земли. Частично этот материал выпал обратно на нашу планету, а из того, что осталось, со временем сконденсировался наш естественный спутник. Об этом катаклизме “Вести.Наука” (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали.В пользу такой гипотезы говорят очень многие факты, и прежде всего химический состав Земли и Луны. Например, ночное светило весьма бедно железом (этот тяжёлый элемент выпал на Землю в первую очередь), а наша планета, наоборот, необычайно богата им (поскольку к своим собственным запасам она прибавила металл Тейи).Кроме того, лунный и земной грунт похожи по соотношению изотопов кислорода, а значит, два этих тела образовались в одном и том же районе Солнечной системы.Наконец, Земля до странности бедна элементами, основные соединения которых имеют низкую температуру кипения (летучими элементами, как их называют специалисты). Хондриты, по своему химическому составу близкие к веществу, из которого образовалась Солнечная система, содержат в 30 раз больше углерода и в 100 раз больше воды, чем породы современной Земли. Катастрофа, раскалившая планету так, что её поверхность расплавилась, прекрасно объясняет этот факт: летучие вещества просто сбежали в космос.Астрономам долгое время казалось, что и содержание летучих элементов в лунном грунте прекрасно соответствует этой гипотезе. Однако результаты некоторых недавних исследований поставили учёных в тупик. Измеренное содержание воды и соотношение изотопов водорода оказалось попросту неприличным для тела, сконденсировавшегося из раскалённого облака.[embedded content]Означает ли это, что на “ударной” гипотезе происхождения Луны, объяснившей так много фактов, следует поставить крест? Как выяснили Накадзима и Стивенсон, нет. Ибо дьявол имеет обыкновение скрываться в деталях.Традиционно считается, что диск, из которого образовался спутник, был раскалён настолько, что вода разложилась на кислород и водород. Легчайший газ водород истекал из этого облака мощным потоком, увлекая за собой другие вещества, прежде всего натрий и калий. Луна действительно необычно бедна двумя последними элементами. Однако водорода (в том числе в виде воды) там, как выяснилось, слишком много, чтобы подобная схема оказалась верна.Авторы построили детальные модели процессов в протолунном диске при различных его температурах (от 2800 до 4300 градусов Цельсия) и различных исходных содержаниях воды (от 0,1 до 1 промилле). При этом они исходили из двух достаточно обоснованных предположений. Во-первых, диск должен состоять в основном из соединений кремния (SiO2 или Mg2SiO4). Во-вторых, он должен находиться в химическом равновесии.Получилось, что во внешних областях диска преобладает отнюдь не газообразный водород, а более тяжёлые вещества. При температурах выше 2800–3000 градусов Цельсия это кислород и оксид кремния, а ниже этой границы – вода. Водород из центральной части диска должен пробиваться сквозь эту “броню” посредством диффузии, а это не слишком эффективно. Расчёты показывают, что таким путём протолунный диск и мог сохранить запасы водорода, характерные для современной Луны.В этой бочке мёда, однако, содержится традиционная ложка дёгтя. Поскольку моделирование “отменило” мощные истекающие потоки водорода, выметать из протолунного облака натрий и калий стало нечем, и дефицит этих элементов придётся объяснять как-то иначе. Какой из двух овощей слаще, покажут будущие исследования.Напомним, что “Вести.Наука” неоднократно писали об образовании Луны. Мы говорили о том, как учёные уточнили возраст “богини ночи”, и об интригующей гипотезе, согласно которой породивших спутник столкновений было несколько. Не обошёл наш проект вниманием и водные ресурсы Селены, рассказав, как воду на Луне создаёт Солнце..