Анализ метеорита, выбитого из древней Луны, показал наличие там апатитов, причем с самого начала серьезно обогащенных водой. Ученые пришли к выводу о весьма высокой доле легких элементов в коре молодой Селены, что плохо сочетается с гипотезой ее образования в результате столкновения Земли и Тейи. Напротив, это хорошо согласуется с мультиимпактной теорией образования естественного спутника нашей планеты.
Падение метеороида на Землю в представлении художника / © Wikimedia Commons
Группа исследователей из Европы изучила материал метеорита лунного происхождения, который в 2017 году упал на Аравийский полуостров. В результате им впервые удалось найти в породах, относящихся к древней лунной коре, следы апатитов. Причем содержание и воды, и легкого изотопа водорода там оказалось значительно выше, чем в типичных образцах лунного грунта, доставленных на Землю «Аполлонами» более полувека назад. Из всего этого авторы работы сделали достаточно интересные выводы, о которых рассказали в статье в Nature Astronomy.
Вопрос о том, как именно возникла Луна, долгое время имел довольно академический характер. Ситуация изменилось в космическую эру: в соответствии с одними гипотезами, Селена должна быть сухой, полностью безводной, что серьезно осложняет ее освоение. Именно такова исходная гипотеза Тейи — образования земного спутника в результате удара крупной планеты по молодой Земле.
В таком сценарии поверхность нашей планеты должна была полностью расплавиться, но и материал, выброшенный в космос и впоследствии образовавший Луну, тоже должен был быть покрыт океаном магмы, остывавшей как минимум десятки миллионов лет назад. При этом любая вода должна была покинуть его. Какие-то количества Н2О могут находиться только на самой поверхности, у областей приполярной «вечной тени».
Однако многие конкретные детали в этой картине вызывают вопросы. Например, нет свидетельств того, что Земля когда-то имела расплавленную поверхность, то есть была покрыта океаном магмы, а без этого столкновение с другой планетой представить абсолютно невозможно.
Соотношение изотопов различных элементов в известных образцах лунного грунта несовместимо с гипотезой расплавленности молодой Луны (легких изотопов там осталось слишком много для такого сценария). В лунных базальтах (застывшая излившаяся магма) нашли следы воды и углерода (сравнительно легкого элемента) в количествах, слишком больших для тела, сформированного из расплавленного материала (тот должен был потерять основную часть легких элементов).
В лунных образцах слишком много оксидов железа (в полтора раза больше, чем на Земле), чтобы они возникли целиком из земных материалов, но слишком мало, чтобы они возникли из внеземных материалов. Кроме того, по соотношению изотопов химических элементов каждое тело в Солнечной системе уникально — кроме Луны и Земли, у которых это соотношение одинаково. Такое трудно объяснить в рамках гипотезы Тейи, поскольку получается, что она должна была не отличаться от Земли по составу — единственная среди планет нашей системы.
Новая работа вносит существенный вклад в набор этих фактов. Ее авторы отметили, что изученный ими образец относится к породам с лунной поверхности возрастом 4,5 миллиарда лет. Если исходить из концепции изначально расплавленной поверхности Селены, наличие в апатитах на ней более чем 2300 частей воды на миллион объяснить сложно. Хотя исследователи предположили, что это произошло за счет способности апатитов «захватывать» воду из окружающих пород, все равно неясно, как это могло произойти: апатит не мог остаться твердым в океане магмы (у него температура плавления не очень высока). А если он получил воду уже после остывания лунной коры, то ее вокруг просто не могло быть в достаточно больших количествах.
«Результаты нашей работы позволяют предположить, что ранняя лунная кора была значительно богаче легкими элементами, чем считалось ранее», — констатировали ученые.
Naked Science не раз отмечал, что ситуация с легкими элементами на Луне на сегодня вполне совместима только с так называемой мультиимпактной теорией.
Согласно ей, Луна возникла в основном из земных материалов, выбиваемых с поверхности нашей планеты падающими на нее астероидами (сами астероиды при этом дали малый вклад в лунный материал). Это хорошо объясняет практически идентичный изотопный состав обоих тел. В таком сценарии поверхности и Луны, и Земли никогда не были расплавлены, что показывает, почему у геологов нет следов их расплавления.
Из мультиимпактной гипотезы вытекает, что поверхность Луны должна быть богата водой и сегодня — особенно в приполярных районах, и не только в кратерах, но и в составе грунта (аналог земной вечной мерзлоты). Авторы нового исследования хоть и остаются сторонниками моноимпактной гипотезы (гипотезы Тейи), в комментариях для прессы сказали, что их работа позволяет надеяться на обнаружение на современном спутнике значительных количеств воды, что упростит его освоение.
Комментарии
Хороший материал: позновательный и актуальный! Но хотелось бы больше конкретики. Вот, например, весьма спорное и трудное для восприятия утверждение:
> Кроме того, по соотношению изотопов химических элементов каждое тело в Солнечной системе уникально — кроме Луны и Земли, у которых это соотношение одинаково. Такое трудно объяснить в рамках гипотезы Тейи, поскольку получается, что она должна была не отличаться от Земли по составу — единственная среди планет нашей системы.
Далее - опровержение из Вики:
> Были идентифицированы 20 минералов, известных на Земле, что говорило в пользу единого источника происхождения обоих небесных тел. В то же время были обнаружены три новых минерала[!!!].
> Анализ показал, что минералогический и химический состав лунного грунта существенно отличается от известных земных пород. Данный факт опровергает гипотезу выделения Луны из Земли в далёком прошлом[!!!]. Лунные образцы характеризует необычно высокое по сравнению с земными породами содержание хрома, титана, иттрия, ванадия, циркония. Эти редкие на Земле элементы имеют высокую температуру плавления. Например, хрома в лунных образцах оказалось в 10 раз больше, чем в обычных земных породах. В образцах обнаружено довольно небольшое содержание элементов, обладающих низкой температурой плавления — свинца, висмута, натрия, калия...
> Возраст лунных образцов был неодинаков. Базальты из района Базы Спокойствия имели возраст 3—4 млрд лет, в то время как в грунте присутствовали частицы, которые могли образоваться 4,6 млрд лет назад. Это указывало на то, что поверхность Луны была сформирована более чем одним катастрофическим событием [!!!].
> ...анализ образцов с помощью калий-аргонового датирования установил, что возраст пород из Океана Бурь составляет примерно 2,3—2,5 млрд лет.[!!!]
=> Не просто мультиимпактное происхождение, а, вероятно, мульти-хроно-импактное
P. S. Аппатиты - какие именно?
• гидроксиапатит — Ca10(PO4)6(OH)2;
• фторапатит — Ca10(PO4)6(F)2;
• хлорапатит — Ca10(PO4)6(Cl)2;
Виктор Ларионов, минералы и изотопы -- вещи разные. Новые минералы периодически находят и на Земле, но вот соотношение изотопов в земных материалах всегда одно и то же.
"нализ показал, что минералогический и химический состав лунного грунта существенно отличается от известных земных пород. Данный факт опровергает гипотезу выделения Луны из Земли в далёком прошлом"
Минералогический и химический состав не может быть индикатором происхождения. Не может потому, что минералы и соединения после попадания на Луну и участие в лунном геологическом цикле неизбежно будут сильно отличаться от земных (извержения лавы на Луне никто не отменял, а эрозии и окисления у реголита там нет).
Им может быть только изотопный состав. Изотопные соотношения на Луне и Земле одинаковые.
"Лунные образцы характеризует необычно высокое по сравнению с земными породами содержание хрома, титана, иттрия, ванадия, циркония. Эти редкие на Земле элементы имеют высокую температуру плавления. Например, хрома в лунных образцах оказалось в 10 раз больше, чем в обычных земных породах."
Мне трудно спорить с википедией, потому что ее тезисы, в данном случае, имеют мало смысла. В каких земных породах? Поверхностных, подвергающихся окислению и действию воды? Естественно, там будет другой их уровень -- вымывание и окисление приведут к этому неизбежно.
"В образцах обнаружено довольно небольшое содержание элементов, обладающих низкой температурой плавления — свинца, висмута, натрия, калия..."
И вода. Причем в больших количествах -- хотя температура ее "плавления" радикально ниже, чем у свинца, висмута, натрия и калия. Вероятно, википедия использует устаревшую научную литературу, где найденная в лунных образцах вода просто игнорировалась, поскольку ее ошибочно считали земным загрязнением лабораторно изученных образцов.
Хлорапатиты, судя по упоминанию изотопов хлора в них в работе.
И еще. В описании моего профиля указано: я не отвечаю здесь в комментариях (и не читаю их) в норме (и указаны причины). На комментарий Ивана Лавренова меня вывел читатель моего канала, увидел ваш -- ответил заодно. Но дальнейших ответов здесь не будет, я не захожу в местные комменты, и не вижу ответов мне. Хотите спросить что-то еще -- в описании моего профиля указано, где это можно сделать.
Александр Березин, понято-принято. Спасибо за развёрнутый ответ! В ТГ бываю редко. Но если что-то потребуется уточнить - непременно обращусь.
О магматическом океане Луны свидетельствует, по меньшей мере, толстая анортозитовая кора, выплавленная из него. KREEP-породы, ответственные за позднее радиогенное плавление материала верхней мантии и образование лунных морей, тоже вряд ли бы могли образоваться в таком количестве, как на Луне, без первоначального магматического океана. А мультиимпакт предполагает его отсутствие. Кроме того, гипотеза множественных столкновений требует весьма специфических параметров самих столкновений - на нехарактерно высоких скоростях, и при этом в узком их интервале. Первое нужно, чтобы достаточное количество обломков вылетало с поверхности, а второе - чтобы при этом хоть какая-то доля оставалась в околоземном пространстве, а не улетала со свистом на >второй космической. Почти при всех параметрах столкновений и размерах ударника, вплоть до тысяч километров, есть только два варианта - почти все обломки либо падают обратно на планету, либо, при достаточной энергии, улетают прочь. Обломочный диск вокруг Земли не поможет, трудно представить, как он перехватывает достаточно большую долю вылетающих обломков, чтобы радикально изменить картину.
Было моделирование, в рамках расчета обмена поверхностным материалом между внутренними планетами, что Чиксулуб выбил в космос 10**12 кг коры, ~1/1000 от своей собственной массы, и при этом большая часть покинула околоземное пространство. Значительная доля осталась вращаться на околосолнечных орбитах, время от времени выпадая на планеты, в т.ч. обратно на Землю. Но допустим, все ударники мультиимпактной гипотезы летели намного быстрее Чиксулуба и их было достаточно, чтобы образовать Луну из той доли обломков, которая осталась на околоземке. В космос при этом улетело еще больше материала. Где, в таком случае, огромное количество "земных метеоритов", исходная суммарная масса которых должна быть больше массы Луны?
P.S. То есть, скорее всего, мы не знаем чего-то существенного о гигантских столкновениях, и недостаточную обедненность Луны летучими веществами еще придется объяснять. Может, они сохранились в крупных обломках, которые не прогрелись ни энергией столкновения, ни магматическим океаном, сразу опустились на его дно и там сцементировались? Километровая скала не успеет прогреться вся, пока тонет. Или облако обломков высветило существенну долю энергии перед тем, как образовать Луну? (нет, в этом случае магматического океана такой глубины, как следует из толщины анортозита и количества KREEP-пород, тоже не было бы). Неувязки есть, но у альтернатив их намного больше.
Я было стал набирать ответ вам сам, потом подумал, что ответ разработчика мультимпактной теории будет вам полезнее. Вот он:
"О магматическом океане Луны свидетельствует, по меньшей мере, толстая анортозитовая кора, выплавленная из него. KREEP-породы, ответственные за позднее радиогенное плавление материала верхней мантии и образование лунных морей, тоже вряд ли бы могли образоваться в таком количестве, как на Луне, без первоначального магматического океана. А мультиимпакт предполагает его отсутствие».
В мегаимпактном сценарии, который развивается и московской и израильско-американской группами (очень грамотными по геохимии Земли и Луны) Луна тоже частично расплавляется – из-за мощных ударов астероидов, а потом из-за гравитационной аккреции на орбите. Вопрос о степени этого расплавления. При мегаимпакте сплошной океан магмы должен покрывать Луну и Землю, что не согласуется с геологическими данными [+ https://www.lpi.usra.edu/meetings/origin98/pdf/4045.pdf ], как отмечалось целым рядом геохимиков, включая авторитетного Рингвуда, в честь которого назван минерал рингвудит, ключевой для земной магмы. Это же утверждали Джоунс и Пальм (2000), Притчард и Стивенсон (2000), Снайдер и др. (2000).
«Кроме того, гипотеза множественных столкновений требует весьма специфических параметров самих столкновений - на нехарактерно высоких скоростях, и при этом в узком их интервале. Первое нужно, чтобы достаточное количество обломков вылетало с поверхности, а второе - чтобы при этом хоть какая-то доля оставалась в околоземном пространстве, а не улетала со свистом на >второй космической. Почти при всех параметрах столкновений и размерах ударника, вплоть до тысяч километров, есть только два варианта - почти все обломки либо падают обратно на планету, либо, при достаточной энергии, улетают прочь. Обломочный диск вокруг Земли не поможет, трудно представить, как он перехватывает достаточно большую долю вылетающих обломков, чтобы радикально изменить картину.»
Скорость падающих астероидов брались [разработчиками мультиимпакта] вполне характерными и близкими к второй космической скорости – 11,2 км в секунду. Никакой узости интервала скорости не предполагалось, потому что доля вещества, задерживающегося на орбите, зависит не столько от скорости, сколько от соударения с частицами околопланетного диска, который, как показано Рускол и учеными московской группы Сафронова, непременно образуется вокруг Земли на свободно-свободных соударениях пролетающих планетезималей. Много чего «трудно представить», но в науке решают все не воображаемые картины, а точные расчеты, которые были проведены в 2007 году [ https://jncrao.ru/index.php/izvcrao/article/view/139/115 ] и показали нужную эффективность взаимодействия выброшенного вещества и околопланетного диска. Они показывают, что обломок, выброшенный по касательной к земной поверхности, не вернется на Землю, а выйдет на замкнутую спутниковую орбиту даже при взаимодействии с гораздо более легким спутниковым телом, движущемся в том же направлении. Для этого достаточно незначительно увеличить перигей орбиты обломка.
«Было моделирование, в рамках расчета обмена поверхностным материалом между внутренними планетами, что Чиксулуб выбил в космос 10**12 кг коры, ~1/1000 от своей собственной массы, и при этом большая часть покинула околоземное пространство. Значительная доля осталась вращаться на околосолнечных орбитах, время от времени выпадая на планеты, в т.ч. обратно на Землю. Но допустим, все ударники мультиимпактной гипотезы летели намного быстрее Чиксулуба и их было достаточно, чтобы образовать Луну из той доли обломков, которая осталась на околоземке. В космос при этом улетело еще больше материала. Где, в таком случае, огромное количество "земных метеоритов", исходная суммарная масса которых должна быть больше массы Луны?"
Астероид, который породил Чиксулубский кратер, был всего около 10 километров, что можно рассматривать как нижний предел в распределении ударников, главную роль в котором, видимо, играли тела в 100-1000 км. Тем более, что он попал не на сушу, а в океан. Поэтому необоснованно воспринимать величину в 1/1000 как типичную. Представим, что астероиды выбивали из Земли 1/10-1/100 своей массы – этого вполне достаточно, чтобы сформировать Луну в 1/81 от массы Земли, если предположить, что значительная доля выброшенного вещества была перехвачена диском с большой оптической толщей. Что будет с выброшенным веществом, которое не захвачено диском? Оно выйдет на околоземные орбиты, пополнив популяцию местных планетезималей, и будет снова вычерпано Землей, которой совершенной все равно, кто пасется в ее зоне питания – первичная планетезималь или вторичная."
От себя добавлю следующее. То, что вы назвали признаками глобального океана магмы на Луне свидетельствует лишь о частичном расплавлении ее поверхности -- а частичное расплавление и глобальный океан магмы -- вещи разные. Кстати, вы никогда не задумывались, почему лунные моря в основном на видимой стороне Луны, да и там не составляют основной части поверхности? А ведь будь там исходно глобальный океан магмы их "источником" -- распределение было бы более равномерным. В мультиимпактной теории именно на видимую сторону Луны будут в основном падать земные обломки, т.к. Луна с точки зрения небесной механики -- их естественный "перехватчик". А вот чтобы упасть на ее внешнюю сторону обломкам надо иметь уже довольно причудливые апогелии. Никаких других непротиворечивых объяснений дефицита лунных морей на обратной стороне Луны на сегодня я пока не видел.
Александр Березин, Концентрацию морей, кмк, довольно неплохо объяснила асимметричная мантийная конвекция, запущенная ударником Южный полюс - Эйткен и сдвинувшая KREEP в одну сторону - сам об этом когда-то отписывал, https://elementy.ru/novosti_nauki/433978/Morya_na_vidimoy_storone_Luny_mogli_obrazovatsya_ot_padeniya_asteroida_na_ee_obratnuyu_storonu. Еще мне нравилась гипотеза о втором временном спутнике, который упал на Луну с невысокой скоростью и потому просто рассыпался по одной стороне. Но на обратной стороне есть и достаточно глубокие бассейны, и в них нет базальтов, а в их выбросах - KREEP-пород, т.е. в одиночку эта гипотеза всего не объясняет. (что не исключает саму возможность утолщения литосферы таким образом)
Александр Березин, Опять же... я не профи, но при этом сколько-то "шарю" и в смежных темах, поэтому могу оценивать гипотезы и на фоне остального. Для мультиимпакта приходится очень натягивать остальные процессы в Солсистеме. Как объясняется огромный угловой момент системы Земля - Луна? Его могли принести только падающие ударники. Но множество ударов = рандом, подкручивающий всю систему то в одну сторону, то в другую. Не важно, по планете ли, или по диску или протоспутнику. Момент был бы усредненный и посредственный. А нужен как минимум заметный перевес в одну сторону, сохраняющийся на протяжении процесса. Орел-решка на 100-500 бросков, и не меньше 70% - орлы. Плотные обломочные диски живут много меньше характерного интервала между крупными ударами. Месяцы, в крайнем случае годы. Два последовательных удара раз даже раз в десять лет - маловероятны. Сотни их, да еще и в основном в нужную сторону - это уже вероятность десять в минус запредельной степени.
...И многое другое достаточно принципиальное, тут даже на таком уровне собрать все аргументы - работа долгая))
Астероиду Чиксулуб-класса уже не очень важно, какой глубины был океан, особенно если он не был глубоким) Но там в любом случае на скорости больше первой космической выбивается даже не одна десятая массы ударника, а он вряд ли летел медленно.
Иван Лавренов, про моря -- если принять эту гипотезу, то лунные моря все равно не связаны с глобальным океаном магмы.
Про "Для мультиимпакта приходится очень натягивать остальные процессы в Солсистеме. Как объясняется огромный угловой момент системы Земля - Луна?"
Я выше дал ссылку на работу 2007 года, процитирую оттуда: "Большая полуось облака обломков меняется в зависимости от орбитального расстояния до точки соударения и от параметров орбиты эжекты (на рис. 4): эжекта отталкивает, увеличивая большую полуось, близкие частицы диска от планеты и приближает, уменьшая полуось, более далекие частицы, тем самым возникает пик преимущественной концентрации орбит обломков. (Аналогичный эффект аналитически и численно был исследован для пылевой эжекты в коль-цах Урана (Фридман и Горькавый, 1999)). Это отталкивание усиливается, если мы увеличиваем эксцентриситет и большую полуось орбиты эжекты (сохраняя касательность орбиты к поверх-ности Земли), или большую массу частиц эжекты. Этот эффект снимает вопрос о возможном выпадении протоспутникового диска на планету из-за обстрела его эжектой: на самом деле, эжекта с достаточным эксцентриситетом сообщает диску дополнительный угловой момент. Этот эффект сохраняется при широких вариациях начальных параметров и, в частности, на-блюдается и при отказе от предположения касательности начальной траектории эжекты". Если чуть проще: обломки, выбитые из Земли, мигрируют на орбиты выше почти исключительно, если у них "прямое" направление вращения. А падение на Луну любого земного обломка с прямым, а не ретроградным направлением вращения наращивает ее угловой момент. Т.е. как раз в мультимпактной гипотезе проблем с угловым моментом нет.
"Но множество ударов = рандом, подкручивающий всю систему то в одну сторону, то в другую"
В том-то и дело, что ударники эти неслучайные -- обломки ретроградного вращения до Луны не долетают. Причина в том, что а) им при "старте" с Земли не помогает, а мешает ее вращение б) при столкновении с "прямыми" по направлению вращения обломками обломки с ретроградным вращением получают "лобовое столкновение" (скорости соударения огромные), с сразу оч. большой потерей энергии (после чего падают на Землю, а не достигают Луны). А вот обломки прямого вращения, сталкиваясь друг с другом, получают "догонный удар", то есть имеют малую разность скоростей, и не теряют так же много энергии. Поэтому могут достигнуть Луны.
" Плотные обломочные диски живут много меньше характерного интервала между крупными ударами. "
Плотные оболомочные диски для мултиимпактного механизма не нужны. Достаточно очень небольшого исходного количества тел для запуска формирования Луны -- впрочем, я не буду пересказывать всю работу по ссылке, там много.
"И многое другое достаточно принципиальное, тут даже на таком уровне собрать все аргументы - работа долгая))"
Эту работу уже проводили и на подобные вопросы уже отвечали, причем не раз. Вообще, многие из них пропадают сами собой еще после первого прочтения соотв. работы.
"Астероиду Чиксулуб-класса уже не очень важно, какой глубины был океан, особенно если он не был глубоким) "
Важно -- потому что при ударе о сушу он даст "фугасный" взрыв с замедлением, а при ударе о поверхность океана -- взрыв начнется мгновенно, отчего глубина, которой он достигнет, будет небольшой.
"Но там в любом случае на скорости больше первой космической выбивается даже не одна десятая массы ударника, а он вряд ли летел медленно."
Ну, выше автор гипотезы вам уже ответил: Чиксулубский астероид невелик, и взрыв его не достиг действительно большой глубины в коре. Для характерных для мультимпакта астероидов -- 100 км и более -- доля выноса земного материала будет больше. Я же выше уже процитировал: "Представим, что астероиды выбивали из Земли 1/10-1/100 своей массы – этого вполне достаточно, чтобы сформировать Луну в 1/81 от массы Земли, ".
"Делал ли кто-то большой анализ со сравнением аргументов (да наверняка же кто-то делал?), или прямое моделирования мультиимпакта?"
Смотря что вы имеете в виду под большим анализом. В принципе, я делал популярные обзоры по мультимпакту в сравнении с мегаимпактом. Больше никто не делал, т.к. в современной науке идея мультиимпакта не обсуждается по тем же причинам, по которым гипотеза Фридмана о динамичности Вселенных не обсуждалась всерьез в 1920-х годах.
" или прямое моделирования мультиимпакта? "
Если вы имеете в виду расчеты -- т.к. прямое моделирование для множественных объектов с неизвестными входящими параметрами в любом случае будет расчетами общего плана -- то их делали в этой работе 2007 года. Еще что-то такое пробовали в этой работе, но там попроще уровень: https://www.nature.com/articles/ngeo2866
"теперь на базовом уровне это может сделать каждый"
Я сомневаюсь, что симулятор покажет что-то "сам по себе", ведь он не знает о первичном протодиске.
"Кмк, изотопный состав объясняется формированием Тейи в Лагранже, это как минимум очень ослабляет требования на перемешивание."
С точки зрения небесной механики устойчивое сосуществование планет на одной орбите вокруг Солнца (если вы это имеете в виду) выглядит примерно так же вероятно, как попадание пулей в пулю. Обратите внимание, что даже на орбите Юпитера, где массы куда больше, чем на земной, нет не то что планет-троянцев, но и действительно крупных астероидов. Это не просто так. Кстати, для экзопланет пока тоже таких наблюдений нет (транзитов одинаковой периодичности, но разных параметров).
Ну и потом: даже если бы это было возможно, то проблему наличия на Луне явно некометной воды объяснить не может никак.
"А неполное плавление – мягким ударом по касательной, в том диапазоне углов, при которых ядра уже почти сливаются, а плавление и фрагментация – еще частичные"
Любой удар, по касательной ли, или прямой, в случае тел размером с Землю и Тейю приведет к полному расплавлению поверхностей итоговых тел в любом случае. Слишком велика энергия соударения (не ниже квадриллионов мегатонн тротилового эквивалента, даже если соприкоснулись одной корой).
"Может, сначала был приливный разрыв Тейи при первом близком пролете "
Приливной разрыв для силикатных планет возможен только в случае их близкого прохождения рядом с ЧД, НЗ или белым карликом. Все остальные тела не имеют такой плотности, чтобы создать потребное гравитационное поле. Астероиды могут так разруыиться, но там совсем другая плотность и прочность, это просто груды щебня. Я, кстати, даже не припомню работ по моноимпакту, которые бы это предполагали -- вероятно, как раз по этим причинам.
"Есть ли хорошие обзоры по изотопным подписям планет и малых тел? Луна и Земля похожи, но насколько, и в чем отличия и что они означают?"
С ходу могу припомнить только это: https://www.lpi.usra.edu/meetings/origin98/pdf/4045.pdf и https://www.science.org/doi/10.1126/science.1063037 Идентичность по изотопам -- ближе чем для любой другой известной пары небесных тел.
Александр Березин, теория мультиимпакта, по моему мнению, выглядет вполне правдоподобно. Но нужно больше убедительных фактов!
Что Вы можете противопоставить недавней научной работе по якобы обнаружению остатков Тейи в мантии нашей планеты? https://www.nature.com/articles/s41586-023-06589-1
И далее цитирую утверждение авторов статьи, идущее в разрез с теорией мультиимпакта:
«Поскольку гигантские удары являются обычным явлением[!!!] на конечных стадиях аккреции планет, аналогичные неоднородности мантии, вызванные ударами, могут также существовать в недрах других планетных тел».
Виктор Ларионов, дело в том, что этой работе ничего не нужно противопоставлять. Она никак не противоречит мультимпактной гипотезе, т.к. показанные в ней аномалии вовсе не обязаны быть остатками Тейи (в мантию сверху может попасть много чего, кроме другой планеты).
Ну и, конечно, если бы вдруг были обязаны, наличие Тейи в земной мантии было бы невозможно совместить с изотопной картиной на Луне и наличием там заметных объемов замерзшей воды.
А. Березин, по ссылке из Вашей статьи: «Чрезвычайно низкое содержание летучих номинально безводных [!!!] минералов затрудняет анализ стабильных изотопов...»
Т.е. основная масса лунных пород крайне бедна на гидроксогруппу. А те немногочисленные (по земным меркам) запасы воды, кмк, могли быть привнесены поздней метеоритной бомбардировкой.
Есть работы, которые исследуют вероятность отскока или полного поглощения Тейи ранней Землёй и, соответственно, образование Луны выплеснувшейся преимущественно земной магмой - тоже, на мой взгляд, правдоподобная гипотеза. Тем более, что 4,5млрд.л.н. наша планета скорее напоминала кусок раскалённого пластилина и небольшие тела были б поглощены, а не отброшены. + активная геология за миллиарды лет врятли оставила какие-то существенные следы от первичного океана...
Виктор Ларионов, мне трудно судить о какой именно вы статье, но на сегодня мнение о бедности Луны водой уже в прошлом (см. разбираемую выше работу). Бедной на воду могут быть те породы, что лежат у самой поверхности в низких широтах -- там за миллиарды лет вся вода уже испарилась. У полюсов водного льда точно прилично, есть карты по нейтронной спектрометрии и т.д.
"А тенемногочисленные (по земным меркам) запасы воды"
Они уже давно признаны довольно значительными. Принести с кометами их не могло, поскольку у лунной воды соотношение легкого водорода и дейтерия как в земной, а у комет и астероидов много больше доля дейтерия. Т.е. на Луне земная вода. Как, собственно, и практически весь остальной материал.
А. Березин, гипотетически лунная вода могла получиться путём химического разложения остывающих горных (ранее земных) пород, содержащих гидроксиды.
Можно кратко: чем объясняет мультиимпактная теория практически одновременное возникновение Л. и З. ~4,5млрд.л.н., а не гораздо позже, если б метеорит(ы) был случайным?
P.S. Прочитал ранние Ваши работы на данную тему, разобрался, вопрос закрыт8-)
Виктор Ларионов, "путём химического разложения остывающих горных (ранее земных) пород, содержащих гидроксиды."
В случае гигантского столкновения, любые породы, содержащие гидроксиды были бы нагреты до уровней, не позволяющих им сохранить стабильность. И вода из них была бы утеряна.
"Можно кратко: чем объясняет мультиимпактная теория практически одновременное возникновение Л. и З. ~4,5млрд.л.н., а не гораздо позже, если б метеорит(ы) был случайным?"
Так она и не объясняет. По ней лишь основная часть Луны образовалась тогда -- потому что тогда по Системе летала куда больше астероидов, чем сейчас. А постепенное "пополнение" Луны шло и куда позже, поскольку достаточно крупные астероиды на сушу падали и потом.
Я все же на всякий случай повторю это тут -- вдруг кому-то еще пригодится.
Александр Березин, странно что сравнивают столкновения прямых с ретроградными и прямых с прямыми. Мол это все объясняет. Прямым быть хорошо, ретроградом плохо. А про столкновение ретроградных обломков с ретроградными молчок. По мне так здесь какой-то изъян в логике. Ведь такие обломки тоже получают "догонный удар", а значит почти ничего не теряют, а столкновения прямых с ретроградами портят карму и тем и другим одинаково, а не только бедным ретроградам. 😁 Про вращение согласен, мешает, а насчет столкновений чушь какая-то написана.
Иван Колупаев, "А про столкновение ретроградных с ретроградными молчок."
Столкновение ретроградных с ретроградными значительно менее вероятно, чем с прямыми -- потому что ретроградных меньше, чем прямых. Когда это все же случается, то будет повышать орбиту ретроградных обломков, но там их снова ждет высокая вероятность соударения с прямыми, т.к. они будут доминировать на всех орбитах (им легче выходить в космос, т.к. этому "помогает" направление вращения Земли).
В итоге ретроградный обломок не сможет (оч. низкая вероятность) пройти дорогу от поверхности до Луны, не получив соударений с "прямым" оболомком -- т.е. в подавляющем большинстве случаев будет падать на Землю (или любую другую твердую планету).
Поэтому, собственно, ретроградные спутники наблюдаются, на сегодня, только у тех планет, что не имеют классической твердой поверхности, и поэтому не могут дать выбиваемых из них астероидами обломков. Т.е. у планет-гигантов. Такие спутники, если они крупные -- исходно, по материалу, захваченные крупной планетой астероиды.
Александр Березин, ну если "прямых" обломков заведомо больше то и все остальные объяснения не нужны. А почему их больше?
Иван Колупаев, потому же, почему все ракеты (кроме израильских) стартуют в прямом, а не в ретроградном направлении: когда вы летите в космос от поверхности Земли, к вашей скорости плюсуется скорость, которую вы получаете за счет вращения Земли. Максимальная она на экваторе, минимальна -- у полюсов. А если запускать ретроградно, то она будет не плюсоваться к вашей, а минусоваться от нее -- т.е. для выхода на ту же орбиту вам понадобится больше энергии.
Может быть, в СССР вы застали тренировочные диски. Если на них раскрутиться, то сойти по направлению вращения легко и просто -- а вот если попытаться сойти в противоположном направлению вращения направлении, то будут сложности. Тут та же история, только вместо плоского диска мы стоим на сфере (геоиде), который вращается куда быстрее того диска.
Александр Березин, Прочитал, вникнул. Сначала про ключевой момент с разгоном частиц диска проградой частью выбросов, рис.1 из статьи Горькавого. У частиц на околопараболических орбитах удельный угловой момент меньше, чем у частиц на круговых, если периапсис первых намного ниже, чем высота круговой. Так что если диск далеко, взаимодействие с выбросами его безусловно тормозит, даже с проградными.
Роляет удельный угловой момент на единицу массы, если меня не подводят гугл, память и выкладки, он равен sqrt(G*M*p*(1+e)). У параболической орбиты он меньше, чем у круговой, если радиус круговой более, чем вдвое превосходит периапсис параболической. Что, собственно, подтверждает подсчет в лоб по скорости в периапсисе и расстоянию. Для Луны разница уже значительна, у нее 3.8e8 м, 1000 км/с, 3.8e11 м2/c против 6.4е6 м, 11200 м/с и 7.2e10 м2/с у касательной параболы.
Получается, разгон может иметь место только для околоземной части диска, ниже одного земного радиуса над поверхностью. И разгоняющих диск частиц - малая доля, причем чем выше, тем она меньше. А ведь нужно еще, чтобы весь остальной выброс не мешал. А он мешает, особенно ретроградная часть.
Вращение Земли действительно упрощает и выброс обломков, и запуск ракет в прямом направлении, но угловой момент берется из самого вращения Земли. Которое, что упоминается в Nature, не разгоняется при аккреции быстрее шестичасовых суток именно из-за сброса углового момента проградной частью выброса, вылетающей из системы. У системы Земля-Луна он соответствует суткам в 4 часа, то есть, существенная доля момента должна была откуда-то прилететь. Там же и утверждается, что один скользящий удар с последующим слиянием на это способен.
Александр Березин, В общем, с учетом статьи в Nature, немного меняю свою точку зрения - вполне возможен и сценарий вроде экстремального разгона вращения скользящим слиянием, после чего довыброс на орбиту земного материала более мелким(и) и быстрым(и) ударниками. Но не слишком вероятен. Скорости последних там, конечно, требуют чудовищную, от 2 до 4 скоростей убегания на подлете... Откуда такое взялось в нужном количестве? Чем, опять же, отличаются Венера и Марс?
Механика диска в Nature там куда правдоподобнее, сначала образование прото-лун и их замедляющаяся приливная миграция на более высокие орбиты, где они сливаются, попадая в зону взаимного притяжения. Не накладывает почти никаких ограничений на интервалы между ударами, а угловой момент при этом берется из самой Земли, раскрученной скользящим слиянием. Причем приливы-то как раз отлично разгоняют и далекие, и близкие спутники, за исключением тех, что внутри геостационара (который при таком вращении - внутри полости Роша)
В Лагранже относительно устойчивы планетоиды до нескольких процентов от массы главного тела. Ссылку с ходу не вспомню, но там моделировался параллельный рост. Как только становится тяжелее - срывается и влетает в главное тело - как раз по скользящей, потому что подлетная скорость почти нулевая и гравитационная фокусировка - очень сильная.
Александр Березин, Ну и по остальным моментам в статье:
С химсоставом Земли Луна имела бы более низкую плотность, чем Земля, благодаря ослаблению гравитационной компрессии (4.4 г/см3)
В ядре FeO не составляет 85%, там кислорода не хватит на такое окисление.
Если Тейя сформировалась в Лагранже, орбита Земли осталась бы круговой. К тому же, эксцентриситеты сильно эволюционируют; у Марса он большой, но это ни о чем не говорит.
Луна старше Земли - это как???
И снова, как анортозитовая кора увязывается с "гипотезой холодной Луны"?
Поздняя аккреция + протоспутниковый диск - то, что происходило со всеми планетами системы. Почему тогда крупный спутник только у Земли? (а у Плутона еще крупнее?)
Только малая доля фрагментов имеет касательные орбиты. Обычно под 45 градусов. У такх периапсисы в основном внутри Земли, что снижает максимальную высоту "доразгоняемых" частиц, вплоть до поверхности, если p < r_E / 2.
Про астероиды, у которых скорость убегания в тысячи раз меньше гелиоцентрической. Чем больше разница - тем больше доля теряемого материала в сравнении и с долей застревающего в диске, и с массой ударника. Если Земле хватило на образования Луны, то почему Марс, и тем более все астероиды, не разобрало в щебень? Почему не расколотило саму Луну, раз тот же огромный поток ударников, нужный, чтобы поднять с Земли весь требуемый материал, явно доставался и ей?Медленные ударники поднимают слишком мало материала. В статье под конец вроде бы предполагается, что у них средняя подлётная скорость - как у метеоритов на данном гелиоцентрическом расстоянии. То есть, мимо Луны они летели на десятке километров в секунду. А вторая космическая у Луны впятеро меньше, чем у Земли, и материала "на разбор" под каждым квадратным километром - вчетверо меньше. Ее бы просто разуплотнило!
Александр Березин, По изотопам - спасибо, почитаю! Хотя это именно про Землю-Луну, а у меня скорее вопрос про общую картину... но это буду искать, значит)
Александр Березин, (...) Конечно, тут нужно копать дальше. Делал ли кто-то большой анализ со сравнением аргументов (да наверняка же кто-то делал?), или прямое моделирования мультиимпакта? Недавно вышел открытый симулятор openSPH https://pavelsevecek.github.io/, теперь на базовом уровне это может сделать каждый) Да, лучшая гипотеза - не значит "хорошая", но она лучшая, если не имеется еще лучших)
Кмк, изотопный состав объясняется формированием Тейи в Лагранже, это как минимум очень ослабляет требования на перемешивание. А неполное плавление - мягким ударом по касательной, в том диапазоне углов, при которых ядра уже почти сливаются, а плавление и фрагментация - еще частичные (Про земной океан магмы нельзя с уверенностью сказать, что его не было. Точно не был глубоким, и не было полного перемешивания). Может, сначала был приливный разрыв Тейи при первом близком пролете (более вероятно, чем сразу столкновение), затем миграция тяжелых железных фрагментов в плотном обломочном диске (в духе миграции горячих юпитеров) и выпадение их на Землю. Угловой помент при этом тоже получается что надо. Минус - тогда магматический океан на Луне был бы, может, на сотню км, а не на пол-мантии. При этом, если остальная половина не плавилась - летучки уже останется немало.
Есть ли хорошие обзоры по изотопным подписям планет и малых тел? Луна и Земля похожи, но насколько, и в чем отличия и что они означают? Давно ощущаю, что
что-то шарю, но недостаточнов этом надо поднимать компетенцию, но пока не находил годных общих текстов.Когда в Землю бахает метеорит под несколько десятков км в диаметре, образуется несчетное число тектитов, разлетающихся кто куда. Коли мультиимпакт виновен в образовании Луны, то где же лунные тектиты?