По самой распространенной гипотезе, Луна сформировалась из обломков от столкновения Земли с другой планетой. Предположительно, эта планета была по массе сравнима с Марсом и при ударе разрушилась. Таким образом, ее вещество должно было основательно перемешаться с земным.
Изначально в пользу этой версии говорил сильный наклон орбиты Луны по отношению к плоскости земного экватора: если спутник формируется вместе с планетой, он летает над ней именно вдоль экватора. Характерный пример — крупнейшие луны Юпитера.
Еще один аргумент появился после сопоставления размеров и массы Луны: оно дает плотность всего 3,34 грамма на кубический сантиметр — примерно в полтора раза меньше, чем у Земли. Ударная гипотеза эту разницу может объяснить: при столкновении миров их тяжелые ядра слились воедино и остались внутри современной планеты, а Луна «слеплена» из более легких обломков планетных мантий.
После доставки на Землю лунного грунта добавились новые «улики». Например, в веществе спутника оказалось мало цинка и других сравнительно летучих элементов. Планетологи подозревают, что они «выпарились» от удара. Еще интереснее сходство лунного и земного вещества по соотношению изотопов — «разновидностей» одного и того же химического элемента. Это один из важнейших «отпечатков пальцев», по которым устанавливают происхождение небесного тела.
Почти полная изотопная идентичность Земли и Луны считается противоречием альтернативному сценарию происхождения спутника — гипотезе гравитационного захвата. Как рассудили планетологи, если бы наша планета «удочерила» Луну, логично было бы ожидать заметную разницу по изотопному составу.
В своем недавнем исследовании международная команда ученых исходила из того, что предполагаемое столкновение планет действительно произошло, а Луна состоит по большей части из вещества Тейи: гипотетическая планета должна была быть меньше Земли, удар уничтожил ее полностью, а наша более массивная планета растеряла намного меньше своей материи.
Как рассказали планетологи в статье для издания Science, они решили измерить соотношение изотопов железа в 15 образцах земных пород и шести лунных, а также в 20 метеоритах, которые прилетели из разных частей Солнечной системы. Место «рождения» падающих на Землю небесных тел устанавливают как раз по изотопному составу.
Институт исследований Солнечной системы имени Макса Планка (Германия) отметил, что сам факт изобилия железа в земных породах — основание подозревать его «чужеродность»: собственное железо прото-Земли как вещество тяжелое должно было почти полностью осесть в ядре планеты во время ее формирования.
Выяснилось, что по изотопам железа Земля и Луна тоже практически одинаковы. На основе этого ученые попытались вычислить исходный изотопный состав Тейи и пришли к тому, что сильно отличаться от земного он не мог. Значит, родина планеты не в окрестностях газовых гигантов, а гораздо ближе к Солнцу. Расчеты показали, что на самом деле она должна была сформироваться даже ближе к светилу, чем Земля, то есть стать ее соседкой с внутренней стороны системы.