Геологи изучили образцы земной мантии, которые хранятся на западе Австралии почти в первозданном виде без малого четыре миллиарда лет. Эти породы сравнили с лунными и пришли к выводу, что континенты на нашей планете возникли примерно три с половиной миллиарда лет назад, а Луна — действительно результат столкновения Земли с другой планетой.
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.
На основе этой гипотезы строится не только понимание истории Луны, но и картина дальнейших событий на нашей планете. Во время предполагаемого гигантского столкновения Земля лишилась огромного количества вещества своей мантии, и на Луне должен сохраниться «отпечаток» ее исходного состояния.
Как установили геологи, изначально в мантии нашей планеты было много рубидия. Впоследствии почти все это радиоактивное вещество перешло в земную кору — поднялось на поверхность вместе с другими сравнительно легкими породами. Поэтому по следам рубидия в древних образцах мантии можно проследить историю формирования материков. Недавно это попытались сделать исследователи из Университета Австралии вместе с коллегами из Бельгии. Их статья опубликована в Nature Communications.
Ученые объяснили, что рубидий постепенно распадается, и продуктом распада становится необычный изотоп стронция — стронций-87. При этом Земля с самого возникновения хранит в себе неизменное количество его «стандартного» изотопа — стронция-86. По их соотношению в самых древних породах и можно понять, когда именно на планете появились континенты.
В качестве «отправной точки» геологи используют то соотношение, которое наблюдается в определенных лунных минералах — анортозитах. Исследователи упомянули характерный пример — образец 60025, взятый астронавтами миссии «Аполлон-16» в кратере Декарт в 1972 году. По оценкам, в нем 4,5 миллиарда лет назад соотношение изотопов стронция составляло 0,699062.
Геологи решили сравнить его с таковым в древней мантии Земли и для этого проанализировали образцы из трех регионов — комплексы Манфред (Manfred Complex) и Виндимурра (Windimurra Igneous Complex) на западе Австралии, а также Фискенессет (Fiskenæsset Complex) в Гренландии. Самый древний из них — Манфред: там хранятся сформировавшиеся в мантии анортозиты возрастом 3,73 миллиарда лет.
Выяснилось, что в них изначальное соотношение изотопов стронция составляло 0,70005. Из всех когда-либо изученных минералов по этому показателю они оказались ближе всего к лунным. По мнению исследователей, это аргумент в пользу импактной гипотезы происхождения Луны.
В то же время древнейшие породы из Австралии показывают сравнительно быстрый рост количество продукта распада рубидия за 780 миллионов лет с момента предполагаемого возникновения Луны. Значит, тогда рубидия в мантии оставалось еще много, то есть материки были в «зачаточном» состоянии.
В гренландских породах возрастом 2,94 миллиарда лет и в еще более молодых из комплекса Виндимурра соотношения оказались немногим выше, а это говорит о замедлении динамики и о том, что мантия к тому времени уже утратила немалую часть своего рубидия — он перешел в кору. Исходя из всего этого геологи заключили, что масштабный рост континентов на Земле начался ориентировочно три с половиной миллиарда лет назад.
Соотношение изотопов стронция в образце анортозита из геологического комплекса Манфред в Австралии