Формирование Луны из общего с Землей газопылевого облака: новые геохимические и астрономические данные
18 апреля 2023 г.
Сотрудники лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова ГЕОХИ РАН провели исследования физико-геохимических процессов, сопровождавших становление и развитие Луны. Данная работа была проведена в развитие идеи академика Э.М. Галимова о формировании Луны из общего с Землей газопылевого облака. Предложенная модель, являясь альтернативой широко распространенной модели ударного образования (мегаудара), позволила снять существенные недостатки последней. А именно: возникновение сходных изотопных систематик и необходимость весьма специфических условий соударения для наблюдаемого орбитального и собственного вращения обеих планет. Результаты опубликованы в сборнике “Advances in Geochemistry, Analytical Chemistry, and Planetary Sciences” издательства Springer Nature.
Основная линия формирования вещества Солнечной системы в виде последовательного укрупнения твердых частиц не подвергается сомнению. Изучение химического и изотопного состава метеоритов различных классов позволило установить как временные интервалы, так и пространственные области их образования. Поэтому для Луны и Земли, совпадение линий разделения изотопов кислорода 16O/17O/18O, как и совпадение изотопного состава вольфрама 182W/184W, легко объясняется общим источником вещества. Наблюдаемый дефицит железа на Луне и его обогащение тугоплавкими и слаболетучими элементами - Al, Ca, Ti - также легко объясняются. При этом изотопный обмен в системе пар частица-облако помогает объяснить, почему потеря лунных летучих веществ не сопровождалась изотопным фракционированием. В модели мегаудара кинетический изотопный эффект, обусловленный уходом летучих веществ, оказывается неизбежным.
«Динамическая модель формирования двойной планетной системы в газопылевом облаке дает разумные оценки начального размера зародышей. Возникает вопрос: почему система Земля-Луна уникальна в Солнечной системе? Спутники Фобос и Деймос на Марсе, скорее всего, являются захваченными астероидами, как и системы Юпитера и Сатурна. Возможно, дело в особенностях поведения и различных газодинамических режимах внутренней и внешней частей протопланетного облака ранней Солнечной системы» - сказал кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова ГЕОХИ РАН Сергей Воропаев. В настоящее время механизм эволюции туманностей, приводящий к образованию и длительному (до 10 миллионов лет) периоду развития и сохранения крупных газопылевых облаков остается непонятным. Необходимо построить более подробную модель процессов, происходящих в сжимающемся и фрагментирующемся протопланетном диске, включая оценки изменений температуры и давления во времени и пространстве. Более точные наблюдения за экзопланетными системами могли бы дать ключ к разгадке в случае больших газопылевых облаков, обнаруженных вблизи внешних звезд.
Результаты опубликованы в пресс-релизе Russia Today.
Исследования проведены при финансовой поддержке Минобрнауки России.