Земля и Луна постарели на 100 миллионов лет
Европейским и американским планетологам удалось уточнить возраст Земли и Луны. Для расчетов использовались математическое моделирование и анализ.
Раньше было принято считать, что Земля со своим единственным естественным спутником образовалась в результате столкновения двух протопланет по размеру соответсвующих Венере или Марсу.
Энергия, выделившаяся при столкновении протоземли с гипотетической планетой Теей, расплавила и отбросила от места катастрофы огромную массу вещества, окружившего будущую Землю.
Оценивать возраст Земли и Луны ученым помогает анализ содержания вольфрама-182. Большая часть изотопа вольфрама образовалась благодаря радиоактивному распаду гафния-182 в первые 60 миллионов лет существования Солнечной системы. Эти элементы обладают разными химическими свойствами: гафний аккумулируется в силикатах, в то время как вольфрам образует связи с металлами. По этой причине на Земле большая часть вольфрама сосредоточена в ядре, а гафния – в веществе мантии.
Среди всех изотопов вольфрама, встречающихся в земной мантии, наиболее часто встречается 182W.
Ученые считают, что этот изотоп – результат распада гафния, содержащегося в мантии еще до столкновения протоземли с другой планетой. «Проблема с этой интерпретацией была в том, успел ли вольфрам-182 опуститься из мантии в ядро во время первого его формирования», — пояснил Infox.ru Таис Даль, автор нового исследования из Института Нильса Бора при университете Копенгагена. Ответ на это вопрос мог бы дать корректировку возраста Земли и Луны: при современной концентрации в мантии вольфрама-182 Земля и Луна должны оказаться моложе, если перед столкновением протопланет вольфрам уйти из нее не успел.
Ученые смоделировали процесс осаждения более тяжелых элементов из мантии в условиях горячей протоземли и степень перемешивания разных элементов при ударе объектов подобной массы. Осаждение более плотных фракций в менее плотных физики описывают возникновением неустойчивостями Релея-Тейлора.
«Мы выяснили, что смешивание силикатов с железом во время образования ядра было не завершено, так что вольфрам-182, оставшийся от распада гафния, все еще присутствовал в мантии. Наши модели показали, что железные ядра протопланет, диаметр которых превышал 10 километров, во время столкновения не смешивались», — пояснил Даль, слова которого приводит infox. При этом оказалось, что на смешивание вещества двух объектов почти не влияет их первоначальная скорость. Исходя из этого ученые дали новую оценку общему возрасту Земли и Луны.
«Образовавший Луну удар случился позже, чем думали раньше – минимум 60 миллионов лет спустя, когда весь гафний-182 распался в вольфрам, но не позднее 150 миллионов лет после образования Солнечной системы, возраст которой оценивается в 4,567 миллиарда лет», — добавил Даль.
*
