Вчені знайшли підтвердження гіпотези гігантського зіткнення (5 фото + 2 відео)
Гіпотеза гігантського зіткнення, або модель ударного формування Місяця — поширена теорія, згідно з якою Місяць виник після того, як у молоду Землю врізалася планета розміром з Марс. Залишки цієї планети сформували Місяць і частково поховані всередині Землі. Нові дані з космічного апарату НАСА Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) дозволяють підтвердити цю теорію. 
Нове дослідження металевої руди глибоко в надрах Місяця пропонує докази того, що природний супутник Землі був сформований стародавньою планетою, яка врізалася в Землю давним-давно.
В результаті цього давнього міжпланетного зіткнення, яке, на думку вчених, відбулося близько 4,5 мільярдів років тому, планета розміром з Марс, названа Теей (на честь однієї з сестер-титанід у давньогрецькій міфології, матері Геліоса, Еос і Селени), при зіткненні із Землею розлетілася на фрагменти гарячої лави.
Деякі з планетарних останків Тейї, схоже, поховані як щільних і масивних згустків глибоко під тектонічними плитами Африки і Тихого океану. Однак куди поділася решта Тейї після катастрофи, так і залишилося невідомим.
Але тепер нові дані з космічного апарату НАСА Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) виявили великі поклади титаново-залізної руди глибоко під поверхнею Місяця, що дозволяє припустити, що залишки Тейї справді утворили земний Місяць.
Планетарний геофізик Адрієн Броке з Німецького аерокосмічного центру в Берліні назвав результати дослідження GRAIL, проведеного НАСА, не інакше як «чарівними».
Нова робота його команди, опублікована у квітні цього року в журналі Nature Geoscience, присвячена гравітаційним аномаліям глибоко під поверхнею Місяця: щільним, важким скупченням матерії, виявленим сенсорами космічного апарату GRAIL.
«Аналіз цих варіацій гравітаційного поля Місяця дозволив нам зазирнути під його поверхню та побачити, що знаходиться під нею», — каже Броке.
Під місячною корою, в області між корою та ядром, званою мантією, апарат GRAIL виявив дві щільні області, що відповідають титановим і залізним «ільменітовим» відкладенням, які мали б існувати, якби гіпотеза гігантського зіткнення була вірна.
Після зіткнення Тейї з Землею і після того, як фрагменти цієї протопланети виявилися поховані глибоко під земною корою, розплавлені лавові басейни важкого титану та заліза на поверхні Місяця почали опускатися глибше до її ядра, виштовхуючи легші породи нагору.
«Наш місяць буквально вивернувся навиворіт», — каже співавтор Броке, Джефф Ендрюс-Ханна, геофізик із Місячної та планетарної лабораторії університету Арізони.
Комп'ютерні моделі їх колеги Нан Чжана з Пекінського університету в Пекіні стали основою для теорії про існування в глибині Місяця багатого на титан матеріалу — в результаті його тейського походження.
«Коли ми побачили передбачення цієї моделі, — каже Ендрюс-Ханна, — ніби лампочка спалахнула. Ми бачимо таку саму картину, коли дивимося на тонкі зміни в гравітаційному полі Місяця, виявляючи мережу щільного матеріалу, що ховається під корою».
На Землі два таких же щільних і незвичайних регіонів в основі мантії нашої планети, відомі як великі області з низькою швидкістю зсуву (Large Low Velocity Provinces, LLVPs), також підтверджують теорію про те, що Місяць створив міжпланетне зіткнення.
Одна область LLVP розташована під Африканською тектонічною плитою, а інша — під Тихоокеанською тектонічною плитою, що підтверджується сейсмічним обладнанням, подібним до того, що використовується для виявлення землетрусів.
Їх існування було встановлено, коли геологи помітили, що сейсмічні хвилі різко сповільнюються на глибині 2900 км. лише у цих двох регіонах Землі.
Вчені вважають, що матеріал у цих LLVP на 2—3,5 відсотка щільніший за навколишню мантію Землі.
У минулому році дослідники з Каліфорнійського технологічного інституту висунули ідею про те, що ці LLVP могли утворитися з невеликої кількості тейського матеріалу, що потрапив у мантію нижньої давньої Землі.
Щоб підтвердити цю ідею, вони попросили професора Хонгпінга Денг з Шанхайської астрономічної обсерваторії вивчити її за допомогою його новаторських методів в галузі обчислювальної гідродинаміки.
Провівши серію симуляцій, професор Денг виявив, що після удару місяця значна кількість тейського матеріалу — близько двох відсотків маси Землі — мала потрапити в нижню мантію древньої планети Земля.
«Завдяки точному аналізу ширшого спектру зразків гірських порід у поєднанні з більш точними моделями гігантських зіткнень та моделями еволюції Землі ми можемо зробити висновок про склад матеріалу та орбітальну динаміку первісної Землі, "Геї" та "Тейї"», — сказав співавтор Денга Цянь Юань , геофізик з CalTech, який також працював над цим проектом.
Команда Денга та Юаня опублікувала своє дослідження в журналі Nature наприкінці минулого року.
За словами Броке, він сподівається, що майбутні місії НАСА до Місяця, наприклад, заплановані в рамках програми Artemis, зможуть провести аналогічні сейсмічні виміри: перші свого роду сейсмічні дані з Місяця, щоб краще підтвердити теорію зіткнення з Теєю.
«Майбутні місії, наприклад, із сейсмічною мережею, дозволять краще вивчити геометрію цих структур», — каже дослідник.
