Luna se je rodila v trčenju telesa z velikostjo Marsa in zgodnje Zemlje, toda še veliko več o svetu, ki ga vsak večer vidimo na nebu, je še vedno skrivnost. Po 61 misijah, vključno s šestimi obiski astronavtov, ki so zbrali vzorce lunarnih kamnin, ostaja veliko vprašanj, vključno s tem, koliko lune je narejeno iz ostankov izgubljenega planeta in koliko je bilo ukradeno z Zemlje? Odgovori na ta vprašanja bi lahko ponudili nov vpogled v razvoj obeh nebesnih teles.
Sorodne vsebine
- Razbijanje mrtve zvezde skalnatega telesa ponuja pregled Zemljine usode
- Zemlja naredi Luno v notranjosti toplo in mehko
Zdaj so znanstveniki v Franciji in Izraelu našli dokaze, da je bilo manjše telo, ki se je vdrlo v proto-Zemljo, verjetno narejeno iz podobnih stvari kot v našem domačem svetu. Glede na njihove računalniške modele je tudi trenutna sestava lunarnega materiala najbolje pojasnjena, če se v bližini zgodi kakšen hit zgodnje Zemlje. Dve dodatni študiji kažeta, da sta si obe telesi nato postavili furnir iz dodatnega materiala, saj so manjši protoplaneti še naprej bombardirali mladi sistem, vendar je Zemlja v tem poznejšem premazu pobrala veliko več.
Glede na "velikansko hipotezo o udarcih" je luna nastala pred približno 4, 5 milijarde let, ko se je na naš planet vdrl planet, podoben desetini trenutne mase Zemlje. Simulacije in nedavne študije luninih kamnin kažejo, da naj bi bila luna večinoma narejena iz ostankov udarne glave, ki ji je bil vzdevek Theia. To bi razložilo, zakaj se zdi, da je luna narejena iz materiala, ki je precej podoben zemeljskemu plašču, kot je razvidno iz vzorcev kamnin in mineralnih zemljevidov.
Težava je v tem, da imajo planeti različne sestavke. Mars, živo srebro in veliki asteroidi, kot je Vesta, imajo nekoliko drugačna razmerja različnih elementov. Če bi bila Theia oblikovana nekje drugje v osončju, bi se morala njena sestava precej razlikovati od Zemljine in lunasta sestava lune naj ne bi bila videti tako podobna zemeljskemu plašču.
Da bi poskusili rešiti zagonetko, sta Alessandra Mastrobuono-Battisti in Hagai Perets z izraelskega tehnološkega inštituta analizirala podatke simulacij 40 umetnih sončnih sistemov, pri čemer so uporabili več računalniške moči, kot je bila uporabljena v prejšnjem delu. Model je zrasel znane planete in hipotetično število planetesimal ter jih nato pustil, da so se izgubili v igri kozmičnega biljarda.
Simulacije predvidevajo, da imajo planeti, rojeni dlje od sonca, večje relativne količine izotopov kisika, ki temeljijo na opaženi kemični mešanici Zemlje, Lune in Marsa. To pomeni, da bi morale vse planetezimalke, ki so se pojavile blizu Zemlje, imeti podobne kemične sledi. "Če živijo v isti soseščini, bodo narejene iz približno enakega materiala, " pravi Perets.
Skupina je ugotovila, da so veliko časa - od 20 do 40 odstotkov - veliki udarci vključevali trke med telesi, ki so se oblikovali na podobni razdalji od sonca in tako podobna. Delo, ki je bilo ta teden opisano v reviji Nature, podkrepi intuitivno idejo, da je manj verjetno, da bo nekaj priplavalo vanjo in udarilo od daleč, in daleč se bo razložil sestave lune.
Zaenkrat tako dobro, vendar to ne pojasnjuje vsega. Še vedno obstaja dolgotrajna sestavljanka, povezana z obiljem elementa volframa. Ta strarofilni element ali element, ki ljubi železo, bi se moral sčasoma potoniti proti jedrom planetov, zaradi česar je njegova številčnost v različnih telesih veliko bolj spremenljiva, tudi če so tvorjena blizu skupaj. To je zato, ker bodo telesa različnih velikosti tvorila jedra z različno hitrostjo. Medtem ko bi se od udarca malo mešalo, bi večina Tejinega materiala, ki je bogat z volframovim plaščem, bila odvržena v orbito in vgrajena v Luno, zato bi morala biti količina volframa v Zemlji in Luni zelo različna.
V dveh neodvisnih študijah iz Nature, Thomas Kruijer na Univerzi v Münsteru v Nemčiji in Mathieu Touboul na Univerzi v Lyonu v Franciji sta preučila razmerje dveh izotopov volframa - volframa 184 in volframa 182 - v lunskih kamninah in na Zemlji kot celota. Lune skale imajo nekoliko več volframa-182 kot Zemlja, poročajo ekipe.
To je intrigantno, ker ta poseben izotop volframa izhaja iz radioaktivnega razpada izotopa elementa hafnija. Njegova razpolovna doba je kratka, le približno 9 milijonov let. Medtem ko se volfram, ki ljubi železo, ponavadi potuje proti jedru, izotop hafnija ostane bližje površini in se sčasoma spremeni v volfram-182. To pušča presežek volframa 182 v plašču planeta v primerjavi s količino volframa 184 in drugih naravnih izotopov.
Razlika med Zemljo in Luno je sorazmerno majhna: obe študiji jo najdeta na ravni od 20 do 27 delov na milijon. Toda tudi ta majhen premik bi zahteval veliko kemične prilagoditve, pravi Kruijer, zaradi česar ni verjetno, da je šlo le za naključje. "Spreminjanje volframa za samo odstotek ali tako močno vpliva, " pravi. "Edina rešitev je, če bi imel plašč proto-Zemlje podobno volframovo-182 vsebino kot Theia in se je jedro udarne glave neposredno spojilo z Zemljino."
To sicer ni verjetno. Medtem ko bo velik del Teijinega jedra, ki je težji od njegovega plašča, ostal del Zemlje, se bo plašč pomešal z Zemljino, ko se bo vrgel v orbito. Več mešanja se zgodi, ko se luna nabira. Delež materiala Theijinega jedra in ogrinjala, ki se spremeni v luno, je naključna, vendar je bilo treba imeti vsaj nekaj osrednjega materiala, pravi Kruijer. Touboulova skupina je prišla do podobnega zaključka: Če bi razlike v številčnosti volframa nastale zaradi naključnega mešanja, saj so se Theijine notranje notranjosti drsele okoli Zemlje, bi morala biti planet in Luna še bolj drugačna, kot sta.
Avtorji menijo, da je najpreprostejša rešitev hipoteza "poznega furnirja", ki nakazuje, da sta Zemlja in proto-luna začela s podobnimi razmerji izotopa volframovega izotopa. Zemlja, ki bi bila večja in bolj masivna, bi po udarcu še naprej privabljala več planetesimal, ki bi v plašč dodali nov material. Furnir teh plošč bi imel več volframa-184 glede na volfram-182, medtem ko bi luna ohranila razmerje, ki je bilo povezano z udarcem.
"To je videti kot trdni podatki, " je po elektronski pošti povedal Fréderic Moynier, kozmokemik in astrofizik na Institutu za fiziko du Globe de Paris. "Ujema se s sedanjo teorijo poznega furnirja, ki preprosto temelji na elementarni številčnosti stranskofilnih elementov (med njimi volframa): v sedanji Zemljinem plašču je preprosto preveč siderofilijskih elementov (vsi bi morali biti v jedru) in zato jih je treba prinesti na Zemljo po nastanku jedra prek udarcev meteorita. "
Ostaja ena skrivnost: Da bi se proto-luna ujemala z Zemljinim volframovim razmerjem, bi morala Theia in Zemlja začeti z zelo podobnimi številčnostmi volframa. Reševanje uganke bo delo prihodnjih planetarnih študij, toda vsaj za zdaj se zgodba o luninem izvoru začenja videti nekoliko bolj jasno.
