Геологи провели исследование образцов земной мантии, сохранившихся на западе Австралии в почти неизменном состоянии на протяжении почти четырех миллиардов лет. Сравнив эти горные породы с лунными, ученые сделали вывод о том, что континенты на Земле сформировались около трех с половиной миллиардов лет назад, а Луна образовалась в результате столкновения нашей планеты с другим небесным телом.
По господствующей версии, вскоре после формирования Солнечной системы, около четырех с половиной миллиардов лет назад Земля столкнулась с гипотетической планетой размером с Марс. От этого удара в космос поднялось множество обломков, и вскоре часть из них слилась воедино в околоземном пространстве и образовала естественный спутник.
Данная гипотеза позволяет не только понять историю Луны, но и реконструировать последующие события на Земле. Согласно предполагаемому гигантскому столкновению, Земля потеряла значительный объем вещества из своей мантии, и на Луне, вероятно, сохранилась информация о ее первоначальном составе.
Согласно данным, полученным геологами, в мантии Земли в прошлом содержалось значительное количество рубидия. Со временем практически все это радиоактивное вещество мигрировало в земную кору, поднявшись на поверхность вместе с другими породами, обладающими небольшой плотностью. Таким образом, анализ содержания рубидия в древних образцах мантии позволяет реконструировать историю формирования материков. Недавно исследователи из Университета Австралии совместно с бельгийскими коллегами предприняли попытку сделать это. Их статья опубликована в Nature Communications.
По мнению исследователей, рубидий со временем претерпевает распад, в результате чего образуется нестандартный изотоп стронция — стронций-87. С момента своего формирования Земля содержит постоянное количество «обычного» изотопа стронция — стронция-86. Анализ соотношения этих изотопов в древнейших горных породах позволяет установить время формирования континентов.
Геологи берут за основу соотношение, которое можно наблюдать в определенных лунных минералах, а именно в анортозитах. Ученые приводят типичный случай — образец 60025, образец лунного грунта, доставленный астронавтами во время миссии «Аполлон-16» в кратер Декарт в 1972 году. Согласно расчетам, возраст этого образца составляет 4,5 миллиарда лет, а соотношение изотопов стронция в нем на момент его образования было равно 0,699062.
Для сопоставления с условиями в древней мантии Земли геологи провели анализ образцов из трех различных регионов: комплексы Манфред и Виндимурра, расположенные на западе Австралии, и комплекс Фискенессет в Гренландии. Наиболее древний из них – Манфред, где содержатся анортозиты, образовавшиеся в мантии и имеющие возраст 3,73 миллиарда лет.
Установлено, что изначальное соотношение изотопов стронция в них составляло 0,70005. По данному показателю они оказались наиболее близки к лунным минералам среди всех когда-либо исследованных. Это, по мнению ученых, является подтверждением импактной гипотезы формирования Луны.
При этом древнейшие австралийские породы демонстрируют относительно быстрый прирост количества продукта распада рубидия за 780 миллионов лет, отсчитываемых от предполагаемого момента образования Луны. Это указывает на то, что рубидия в мантии на тот период сохранялось в значительном объеме, что свидетельствует о «зарождающемся» состоянии материков.
В образцах пород Гренландии возрастом 2,94 миллиарда лет и в более молодых породах комплекса Виндимурра отмечены незначительно более низкие соотношения, что указывает на снижение интенсивности процессов и свидетельствует об утрате мантией значительного количества рубидия – он мигрировал в кору. На основании этих данных геологи пришли к выводу, что активный рост континентов на Земле начался приблизительно три с половиной миллиарда лет назад.