Около 4,5 миллиарда лет назад произошло грандиозное событие, которое навсегда изменило молодую Землю: массивное протопланетное тело, известное как Тея, столкнулось с нашей планетой. Этот катастрофический удар не только изменил размер, структуру и орбиту Земли, но и привел к образованию Луны, которая с тех пор остается нашим постоянным спутником в космосе.
Долгое время детали этого столкновения оставались загадкой. Каким объектом была Тея? Каков был ее размер, химический состав и откуда в Солнечной системе она появилась? Эти вопросы были особенно сложны, поскольку сама Тея не пережила столкновения. Тем не менее, химические следы ее существования сохранились в составе современной Земли и Луны. Новое исследование, опубликованное 20 ноября 2025 года в журнале *Science* учеными из Института исследований Солнечной системы Макса Планка (MPS) и Чикагского университета, использует эти скрытые подсказки, чтобы восстановить вероятный состав Теи и определить ее место формирования.
«Состав космического тела хранит всю историю его образования, включая место его происхождения», – объясняет Торстен Кляйне, директор MPS и соавтор нового исследования. Ключ к пониманию этого процесса лежит в изотопах – различных версиях одного и того же элемента, которые отличаются лишь числом нейтронов в ядре и, следовательно, своей массой. В ранней Солнечной системе изотопы не были распределены равномерно: материалы, расположенные ближе к Солнцу, имели несколько иные изотопные соотношения, чем те, что образовались на больших расстояниях. Таким образом, изотопный состав тела «записывает» информацию о регионе, где сформировались его строительные блоки.
В рамках нового исследования ученые с беспрецедентной точностью измерили соотношения изотопов железа в образцах пород с Земли и Луны. Они проанализировали 15 земных образцов и шесть образцов лунного грунта, доставленных миссиями Apollo. Полученные данные согласуются с предыдущими работами по изотопам хрома, кальция, титана и циркония: Земля и Луна не показывают измеримых различий в этих соотношениях. Эта схожесть указывает на то, что материал, из которого сформировались Земля и Луна, был хорошо перемешан в результате гигантского столкновения.
Однако это сходство само по себе не дает прямого представления о том, какой была Тея. Существовали различные модели столкновения, способные привести к одинаковому конечному результату. В некоторых сценариях Луна образуется в основном из материала Теи, в других – большую часть материала составляет ранняя Земля, или же два тела смешиваются настолько тщательно, что их индивидуальные «подписи» невозможно различить.
Чтобы узнать больше о Тее, команда подошла к системе Земля–Луна как к космическому «пазлу», который можно решить в обратном порядке. Учитывая идентичные изотопные «подписи», обнаруженные в обоих телах, они протестировали комбинации возможных составов Теи, ее размеров и свойств ранней Земли, которые могли бы привести к наблюдаемому сегодня состоянию. Их анализ включал изотопы железа, хрома, молибдена и циркония. Каждый элемент позволяет получить информацию о различных стадиях планетарного развития.
Задолго до столкновения с Теей ранняя Земля претерпела процесс внутренней дифференциации. По мере формирования металлического ядра Земли такие элементы, как железо и молибден, мигрировали внутрь и концентрировались там, оставляя в мантии значительно меньшие количества. Следовательно, железо, обнаруженное сейчас в мантии Земли, должно было попасть туда уже после формирования ядра, возможно, доставленное Теей. Элементы, такие как цирконий, которые оставались в мантии, регистрируют полную историю образования планеты.
Сравнивая все математически возможные комбинации составов Теи и ранней Земли, исследователи обнаружили, что некоторые сценарии оказались крайне маловероятными. «Наиболее убедительный сценарий предполагает, что большинство строительных блоков Земли и Теи возникли во внутренней Солнечной системе. Земля и Тея, вероятно, были соседями», – говорит Тимо Хопп, ученый MPS и ведущий автор нового исследования.
Состав ранней Земли большей частью объясняется смесью известных типов метеоритов. Однако с Теей ситуация иная. Метеориты, представляющие собой образцы строительных материалов Солнечной системы, служат референтными точками для определения происхождения космических тел. Данные показали, что состав Теи не может быть полностью соотнесен ни с одной из известных групп метеоритов. Вместо этого результаты указывают, что часть строительного материала Теи сформировалась даже ближе к Солнцу, чем регион, породивший саму Землю. Согласно расчетам команды, Тея, скорее всего, образовалась на орбите, расположенной ближе к Солнцу, чем орбита Земли, прежде чем оба тела в конечном итоге столкнулись.
