Первый ядерный взрыв помог ученым раскрыть секреты рождения Луны

Следы редких изотопов цинка, оставшиеся на месте взрыва первой ядерной бомбы, помогли ученым доказать, что материя Луны действительно была испарена при столкновении Земли и ее прародительницы и выброшена в космос, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

«Мы обнаружили, что испарение пород при высоких температурах, подобных тем, которые характерны для процесса формирования планет, ведет к уменьшению доли легких элементов и повышению доли тяжелых изотопов в останках „планетарных стройматериалов“. Мы давно об этом подозревали, но только теперь у нас появились экспериментальные доказательства этой гипотезы», — заявил Джеймс Дэй (James Day) из университета Калифорнии в Сан-Диего (США).

Последние 30 лет было принято считать, что Луна образовалась в результате столкновения Тейи, протопланетного тела, с «зародышем» Земли. Столкновение привело к выбросу материи Тейи и прото-Земли в космос, из этой материи и сформировалась Луна. Теория столкновения прото-Земли с крупным небесным телом хорошо объясняет массу Луны, малое содержание железа на ней и прочие параметры.

Однако при таком столкновении значительную часть материала, составляющего Луну, должна была принести гипотетическая Тейя. По своему составу она должна была отличаться от Земли, как отличается от нее большинство небесных тел внутренней области Солнечной системы, которая включает планеты земной группы и астероиды. Но на самом деле состав Земли и Луны очень похож, вплоть до одинаковых долей изотопов многих тяжелых металлов и прочих элементов.

Это сходство сегодня планетологи объясняют тем, что Тейя и Земля столкнулись так сильно в ходе мощного лобового столкновения, что Луна возникла не из ее материи, а из выброшенных в космос земных пород или смеси недр прародительницы Луны и нашей планеты. Как считают ученые, после этого «космического ДТП» большая часть материи будущей Луны испарилась и находилась на орбите в таком виде достаточно продолжительное время, свидетельств чего, до настоящего времени, не было найдено.

Дэй и его коллеги нашли первые доказательства в пользу этой теории, изучая одно из эпохальных событий нашей эпохи на Земле — «Тринити», взрыв первой в мире ядерной бомбы на полигоне Аламогордо в июле 1945 года.

Во время этого взрыва, мощность которого составляла 20 килотонн, в его эпицентре и в ближайших окрестностях господствовали температуры, приближающиеся к 1,3 тысячи градусов Цельсия и давления, превышающие атмосферное в две тысяч раз, что примерно соответствует условиям формирования Луны. Спекшиеся породы, возникшие на месте этого взрыва, так называемый «тритинит», хорошо изучены и задокументированы геологами и физиками, что сделало этот ядерный взрыв реальным «симулятором» процесса рождения планет.

Как рассказывают ученые, их в первую очередь интересовало то, как меняется поведение тяжелых и легких атомов, содержащихся в горных породах, при их испарении и улетучивании в космос после столкновения Земли и Тейи. Для ответа на этот вопрос геологи сравнивали содержание различных изотопов в кусках тринитита, сформировавшихся в эпицентре взрыва и в 100–250 метрах от него.

© US Govt. Defense Threat Reduction Agency
Плазменный «пузырь» Тринити через 0,025 секунды после начала ядерного взрыва

Замеряя доли изотопов цинка, относительно легкого металла, ученые нашли то, что искали — количество цинка при приближении к эпицентру «Тринити» в «ядерном стекле» плавно уменьшалось, а доля тяжелых изотопов этого металла в нем повышалась. Такое странное распределение изотопов возникло по той причине, что более легкие изотопы цинка быстрее покидали испаренные пески полигона, из которых возник тритинит, и дальше «улетали» от эпицентра взрыва.

Схожий химический состав, как отмечают ученые, характерен для образцов лунного грунта, доставленных на Землю экспедициями программы «Аполлон» — общие доли ряда легких металлов, подобных цинку, в них ниже, а тяжелых изотопов в них больше, чем в земных породах.

Соответственно, можно с уверенностью говорить о том, что породы Луны действительно были испарены при столкновении ее прародительницы с луной, что подтверждает эту общепринятую теорию ее формирования.

«Нам удалось использовать это разрушительное и историческое событие, навсегда поменявшее ход развития цивилизации, во благо науки и получить новые и очень важные сведения о том, что происходило в далеком прошлом», — заключает Дэй.