Земля может состоять из двух планет, столкновение которых привело к образованию Луны. Ученые предполагают, что Луна образовалась, когда небольшая планета под названием Тейя врезалась в Землю и развалилась, выбросив небольшой кусок вещества в космос, где тот был впоследствии притянут земной гравитацией.

Но в таком случае Луна должна иметь совершенно отличный химический состав от земного, поскольку состояла бы по большей части из Тейи.

Однако, изучая лунные камни, привезенные астронавтами миссий «Аполлон», ученые Калифорнийского университета обнаружили, что их изотопы кислорода идентичны земным. Из этого следует, что столкновение между Тейей и ранней Землей было настолько жестоким, что две планеты буквально сплавились воедино с образованием новой планеты, и часть была выброшена с образованием Луны.

«Мы не видим никакой разницы между изотопами кислорода Земли и Луны; они неотличимы», — говорит Эдвард Янг, ведущий автор нового исследования и профессор геохимии и космохимии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Тейя тщательно замешалась в Землю и Луну, равномерно между ними распределившись. Это объясняет, почему мы не видим отличительных признаков Тейи на Луне по сравнению с Землей.

Столкновение с Тейей произошло приблизительно 100 миллионов лет после образования Земли, почти 4,5 миллиарда лет назад. Считалось, что Тейя столкнулась с Землей под углом в 45 градусов или больше, буквально «скостив» планету.

Ученые проанализировали семь камней, принесенных на Землю с Луны в ходе миссий «Аполлон-12», 15 и 17, а также шесть вулканических пород из мантии Земли — пять с Гавайских островов и один из Аризоны.

Ключом к восстановлению гигантского столкновения была химическая подпись, выявленная в атомах кислорода в породах. Больше 99,9% земного кислорода представлено O-16, каждый атом которого содержит восемь протонов и восемь нейтронов. Но существуют также более тяжелые изотопы кислорода в небольших количествах: O-17, с одним лишним нейтроном, и O-18, с двумя лишними нейтронами. В 2014 году группа немецких ученых сообщила в Science, что у Луны имеется уникальное соотношение изотопов кислорода, отличное от земного. Новое исследование показывает, что это не так.

Команда профессора Янга использовала передовые технологии и методы, чтобы провести чрезвычайно точные и аккуратные измерения, и подтвердила их новым масс-спектрометром Калифорнийского университета. Тейя, которая не пережила столкновение, если не считать ее крупные части в составе Земли и Луны, росла и могла стать планетой, если бы не произошла катастрофа. Ученые считают, что эта планета была по размером чуть меньше Земли.