Земля в начале существования в отсутствии атмосферы подвергалась интенсивной метеоритной бомбардировке. Среди сталкивающихся с ней объектов встречались крупные планетезимали – тела, породившие планеты. Предполагается, что в результате одного из таких столкновений образовалась Луна.
В новом исследовании сотрудники ГЕОХИ РАН изучили эволюцию орбит тел, выброшенных с ранней Земли при столкновениях с крупными объектами.
На основе анализа вероятностей столкновения этих тел с Луной на ее современной орбите они установили, что спутник не мог вырасти за счет этого до современных размеров из небольшого объекта. Полученные результаты свидетельствуют о том, что образование и большая часть развития зародыша Луны происходили вблизи Земли.
Так, ученые установили, что большая часть выброшенных с планеты объектов покинула сферу Хилла и стала двигаться по гелиоцентрическим орбитам. Динамическое время их жизни составляло несколько сотен миллионов лет.
Исследователи выявили обратную связь между скоростью выброса и вероятностью столкновения объектов с Землей и Луной. Так при скоростях выброса 11,5 км/с вероятность столкновения тел с Землей равна примерно 0,3, при 12 км/с - 0,2 и при 14 км/с – 0,15-0,2.
При скоростях выброса до 11,25 км/с (немного выше параболической) большая часть выброшенных с Земли тел выпадала обратно. Скорости их столкновения с планетой напрямую зависели от скорости выброса: 13 км/с при 11,3 км/с, 14-15 при 11,5, 14-16 при 12, 14-20 при 14, 14-25 при 16,4.
При скоростях выброса от 11,5 км/с вероятность столкновения объектов с Луной в 15-35 раз меньше, чем с Землей. Так, при 14 км/с она равна 0,004–0,008, при 12 км/с - 0,006–0,01. При 11,3 км/с вероятность столкновения возрастает до 0,01–0,02. Скорости столкновения также напрямую зависят от скоростей выброса: 7-8 км/с при 11,3 км/с, 10-12 при 12, 10-16 при 14, 11-20 при 16,4.
Таким образом, на Луне может присутствовать земной материал, выброшенный при аккумуляции и поздней бомбардировке планеты. Однако его было недостаточно для достижения ей современных размеров.
На основе этого ученые предполагают, что Луна и Земля начали формироваться одновременно из общего разреженного сгущения. Зародыш спутника имел массу до 0,1 современной.
Исследователи выяснили, что наилучшие условия для роста зародыша Луны создал бы выход хотя бы части выброшенного с Земли материала на орбиты вокруг нее, как в модели мультиимпактов.
