Астрофизики представили новую модель происхождения Тейи — гипотетического небесного тела, которое около 4,5 миллиардов лет назад столкнулось с Землей и, как считают некоторые ученые, привело к формированию Луны. Тейя могла состоять из вещества, схожего с углеродистыми хондритами, доставив на нашу планету компоненты, потенциально важные для ее химической эволюции.
До сих пор исследователи предполагали, что Тейя сформировалась в том же регионе, что и наша планета, — между орбитами Венеры и Марса — и по своему составу схожа с Землей и Луной. Альтернативные гипотезы допускали, что это небесное тело образовалось в более удаленных областях нашей звездной системы — например, за орбитой Марса или Юпитера. Но будь это так, изотопный состав Тейи заметно отличался бы от земного (что противоречит данным по изотопному составу Луны).
Теперь международная исследовательская группа под руководством Дуарте Бранко (Duarte Branco) из Лиссабонского университета (Португалия) впервые продемонстрировала, что Тейя могла достичь Земли и вписаться в известную архитектуру Солнечной системы, только если «родилась» в ее внешней части. К такому выводу ученые пришли, разработав динамическую модель, которая согласуется с химическим составом Земли и Марса. Результаты новой научной работы представлены на сервере препринтов Корнеллского университета.
Предположив, что во время формирования газовых гигантов (Юпитера и Сатурна) часть углеродистых тел была выброшена во внутреннюю Солнечную систему — такие объекты могли пересечь орбиты формирующихся планет земного типа и участвовать в их аккреции, — исследователи смоделировали поздние этапы формирования миров земного типа с помощью численных методов.
Затем, чтобы согласовать модель с реальными данными о химическом составе Земли и Марса, ученые определили оптимальные параметры системы: общее количество углеродистых хондритов, попавших во внутреннюю Солнечную систему, должно было составить от 0,2 до 0,3 земной массы. При этом основную долю этой массы (в соотношении 8:1) составляли крупные объекты. Такое распределение может объяснить, почему Земля получила больше углеродистого вещества, чем Марс, — последний в большинстве сценариев избежал столкновений с крупными телами.
Моделирование показало, что в 52% случаев удар по Земле был нанесен объектом, который либо полностью состоял из вещества углеродистого (внешнего) происхождения, либо включал его в составе — в среднем до 6% от своей массы. Остальная часть таких тел представляла собой обычный, неуглеродистый (внутренний) материал, схожий по составу с Землей и Луной.
Для Венеры показатели были схожи, а для Марса — менее 1%: меньшая масса и более удаленное расположение снижали вероятность столкновений с крупными телами. Масса Тейи, по оценкам, составила от 1% до 5% земной.
Полученные результаты позволяют больше узнать о ранней Солнечной системе и существенно расширяют понимание условий, что привели к формированию Земли и ее естественного спутника. Авторы новой научной работы также отметили, что гигантское столкновение могло доставить на нашу планету важные для химической эволюции и зарождения жизни компоненты.