Ученые полагают, что мигрирующие планеты — в первую очередь Юпитер — могли привести к образованию спутника Земли, дестабилизировав орбиту протопланеты под названием Тейя, которая была размером с Марс. Такое событие спровоцировало столкновение с Землей, в результате которого в космос были выброшены обломки, которые, по словам специалистов, могли образовать Луну.
Благодаря исследованиям состава и расположения различных типов астероидов и комет ученые знают, что вышеупомянутая катастрофа произошла на ранней стадии истории Солнечной системы. Тем не менее есть несколько загадок, которые еще предстоит решить, когда речь заходит о том, как именно все произошло.
Например, ученым известно, что объекты Солнечной системы, за которыми человечество наблюдает сегодня, сформировались вокруг Солнца из диска газа и пыли. Однако некоторые из них, а именно астероиды и кометы, по-видимому, состоят из материала, которого не было на диске. Астрономы считают, что эти элементы сформировались ближе к Солнцу, прежде чем рассеяться дальше.
В молодой Солнечной системе четыре газовые планеты-гиганта — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — располагались ближе друг к другу. Со временем гравитационные взаимодействия с планетезималями за пределами Нептуна привели к тому, что Сатурн, Уран и Нептун мигрировали наружу. Тем временем Юпитер остался внутри, где, по мнению ученых, он, в свою очередь, мог дестабилизировать небесные тела во внутренней части Солнечной системы.
«Идея этой орбитальной неустойчивости сейчас хорошо зарекомендовала себя в планетарном сообществе, но время, в которое произошла эта неустойчивость до сих пор остаётся предметом дискуссий», — рассказывает планетарный ученый из команды Авделлиду из Университета Лестера.
Ученые называют теорию, лежащую в основе этой орбитальной нестабильности, «моделью Ниццы», в честь французского города, в котором находится обсерватория на Лазурном берегу, где астрономы первоначально разработали эту идею. Тогда предполагалось, что эта нестабильность произошла между 500 и 800 миллионами лет после зарождения Солнечной системы. Если это правда, то это совпало бы с событием, известным как Поздняя тяжелая бомбардировка, в ходе которой внутренние планеты были бы засыпаны кометами, сбитыми со своих орбит мигрирующими газовыми гигантами. Однако факты опровергли концепцию, и теперь ученые считают, что нестабильность произошла не позднее, чем через 100 миллионов лет после образования Солнечной системы, исходя из того, когда Юпитер мог накопить свои троянские астероиды в точках Лагранжа L4 и L5.
Команда ученых сосредоточилась на разновидности метеорита под названием эль-энстатитовый хондрит, который отличается низким содержанием железа и очень похож по составу и изотопному соотношению на материал, из которого образовалась Земля. Это говорит специалистам о том, что земные и эль-хондриты сконденсировались из одной и той же части планетообразующего диска.
Что-то должно было отбросить прародителя семейства метеоритов в пояс астероидов, и это «что-то», по словам исследователей, должно было быть нестабильностью, которая заставила Юпитер сойти с орбиты.
Используя динамическое моделирование, команда Авделлиду смогла смоделировать различные сценарии, связанные с мигрирующим Юпитером, и пришла к выводу, что планета-гигант могла превратить прародителя Атора в астероид уже через 60 миллионов лет после рождения Солнечной системы. В сочетании с данными о троянских астероидах Юпитера ученые теперь могут сказать, что великая нестабильность имела место между 60 и 100 миллионами лет назад.
Столкновение между Землей и Тейей, в результате которого образовалась Луна, произошло примерно в этот период времени.
«Мы понимаем, что на Протоземле произошло гигантское столкновение Тейи, которое имело очень похожий состав, — рассказывают ученые. — На основе исследований образцов с Луны получены оценки возраста, в то время как другие коллеги показали, что это столкновение могло быть результатом нестабильности планеты-гиганта».