A hold egy Mars méretű test és a korai Föld összeütközésében született, de ezen túlmenően még mindig rejtély az a világ, amelyet minden éjjel látunk égboltunkban. 61 küldetés után, beleértve hat űrhajós látogatást, amelyben holdsziklákból vett mintákat gyűjtöttek, sok kérdés marad meg, köztük arról, hogy mennyi holdot állítanak el az elveszett bolygó maradványaiból, és mekkora részét lopják el a Földről? Ezekre a kérdésekre történő válaszadás új betekintést nyújthat mindkét égi test fejlődéséhez.
kapcsolodo tartalom
- A sziklás testet aprító holtcsillag áttekintést nyújt a Föld sorsáról
- A Föld meleget és puhavá teszi a Holdot a belső részén
Most a francia és az izraeli tudósok bizonyítékokat találtak arra, hogy a proto-földbe sújtott kisebb test valószínűleg hasonló anyagból készült, mint a mi otthoni világunk. Számítógépes modelljeik szerint a holdi anyag jelenlegi összetételét akkor lehet a legjobban magyarázni, ha bármi megüt a közelben kialakult korai Földön. Két további tanulmány azt sugallja, hogy mindkét test ekkor extra anyagból készített furnérépítést készített, mivel a kisebb protoplanetak továbbra is bombázták a fiatal rendszert, ám a Föld sokkal többet választott ki e későbbi bevonatból.
Az "óriási ütközési hipotézis" szerint a hold körülbelül 4, 5 milliárd évvel ezelőtt alakult ki, amikor egy bolygóhoz hasonló tárgy a Föld jelenlegi tömegének körülbelül egytizedében becsapódott bolygónkba. A holdkőzetek szimulációi és a közelmúltban végzett tanulmányok azt sugallják, hogy a holdot elsősorban az impaktor maradványaiból kell készíteni, Theia beceneve. Ez megmagyarázná, hogy a hold miért látszik olyan anyagból készülni, amely nagyon hasonlít a Föld köpenyére, amint azt a sziklamintákban és az ásványi térképekben láthatják.
A probléma az, hogy a bolygók általában különálló összetételűek. A Mars, a higany és a nagy aszteroidák, mint például a Vesta, a különféle elemek aránya kissé eltérő. Ha Theiát valahol máshol alakították ki a Naprendszerben, akkor annak sminkjének meg kellett volna különböznie a Földétől, és a hold tömeges összetétele nem tűnt annyira hasonlónak a Föld köpenyéhez.
A probléma megoldására Alessandra Mastrobuono-Battisti és Hagai Perets az Izrael Technológiai Intézetben 40 mesterséges napenergia-rendszer szimulációjából származó adatokat elemezte, és több számítógépes energiát alkalmazott, mint amit az előző munkában használtak. A modell megnövelte az ismert bolygót és egy hipotetikus számú sík mintát, majd elengedte őket egy kozmikus biliárd játékában.
A szimulációk azt feltételezik, hogy a Naptól távolabb született bolygók általában nagyobb oxigénizotópok relatív mennyiségével rendelkeznek, a Földön, a Holdon és a Marson megfigyelt kémiai keverék alapján. Ez azt jelenti, hogy minden olyan síkban lévő szimbólumnak, amely a Föld közelében született, hasonló kémiai nyomoknak kell lennie. "Ha ugyanabban a szomszédságban élnek, akkor nagyjából ugyanabból az anyagból készülnek" - mondja Perets.
A csoport megállapította, hogy az idő nagy részében - 20–40 százalékban - a nagy ütközések olyan testületek ütközései voltak, amelyek a naptól hasonló távolságon képződtek és így hasonló smink voltak. A természet ezen a héten ismertetett alkotása alátámasztja az intuitív gondolatot, miszerint kevésbé valószínű, hogy valami odahalad és távolról eltalál téged, és hosszú utat mutat a hold ömlesztett összetételének magyarázata felé.
Eddig olyan jó, de ez nem magyaráz meg mindent. Még mindig van egy vonzó puzzle, amely a volfrám elem bőségéhez kapcsolódik. Ennek a siderofilnak, vagy a vasszerető elemnek az idő múlásával a bolygók magjai felé kell süllyednie, így sokfélesége sokkal változékonyabbá válik a különböző testekben, még akkor is, ha közel állnak egymáshoz. Ennek oka az, hogy a különböző méretű testek különböző sebességgel képeznek magokat. Noha az ütés kissé keveredne, Theia volframban gazdag köpeny anyagának nagy része pályára került és beépült a holdba, tehát a volfrám mennyiségének a Földön és a Holdon nagyon eltérőnek kell lennie.
Két, a természetben is megjelenő független tanulmányban: Thomas Kruijer a németországi Münsteri Egyetemen és a Mathieu Touboul a Lyoni Egyetemen Franciaországban megvizsgálta a két volfrám izotóp - a volfrám-184 és a volfrám-182 - arányát a holdkőzetben és a Földben. mint egész. A holdi sziklák valamivel több volfrám-182-vel rendelkeznek, mint a Föld - jelentették a csapatok.
Ez érdekes, mert az adott volfrám izotóp a hafnium elem izotópjának radioaktív bomlásából származik. A felezési ideje rövid, csupán körülbelül 9 millió év. Tehát amíg a vasszerető volfrám hajlamos a mag felé süllyedni, a hafnium izotóp közelebb marad a felülethez, és idővel idővel volfrám-182 -vé alakul. Így a bolygó köpenyében túl sok volfrám-182 marad, szemben a volfrám-184 és más természetes izotópok mennyiségével.
A föld és a hold közötti különbség viszonylag kicsi: a két tanulmány 20–27 milliomodrész szintjén találja meg. De még az a kis váltás is sok kémiai finomítást igényelne - mondja Kruijer, ami valószínűtlenné teszi, hogy ez csak véletlen volt. "A volfrámnak csak körülbelül egy százalékkal történő változtatása drámai hatással van" - mondja. "Az egyetlen megoldás az, ha a Proto-Föld köpenye hasonló volfrám-182-tartalommal rendelkezik, mint Theia, és az ütközésmérő magja közvetlenül összeolvad a Földéval."
De ez nem valószínű. Míg Theia magjának nagy része, amely a köpenyén nehezebb, a Föld részeként marad, addig a köpeny megkeveredik a Föld testével, amikor pályára kerül. Több keverés történik, amikor a hold felhalmozódik. Theia mag- és köpenyanyagainak aránya, amely a Holdra fordul, véletlenszerűen esik, de legalább valamilyen alapanyagnak kellett lennie - mondta Kruijer. Touboul csapata hasonló következtetésre jutott: Ha a volframbőség különbségei véletlenszerű keveredésből adódtak, mivel Theia belsõ részei a Föld körül mozognak, a bolygónak és a Holdnak még különbözõbbnek kell lennie, mint ők.
A szerzők szerint a legegyszerűbb megoldás a "késői furnér" hipotézis, amely azt sugallja, hogy a Föld és a proto-hold hasonló volfrám izotóp arányokkal kezdődött. A Föld, mivel nagyobb és hatalmasabb, az ütközés után továbbra is több síkbeli mintát vonz, új anyagot adva a köpenyhez. Az ezekből a síkmintákból származó furnér több volfrám-184-et tartalmazott volna a volfrám-182-hez viszonyítva, míg a hold megtartotta volna az ütközéstől számított arányt.
"Ez megbízható adatoknak tűnik" - mondja Fréderic Moynier, a Párizs Intézetének kozmochemista és asztrofizikusa. "Ez illeszkedik a késői furnér jelen elméletéhez, amely egyszerűen a siderofilek (köztük a volfrám) elemi bőségén alapszik: egyszerűen túl sok siderofil elem van a Föld jelenlegi köpenyében (mindegyiknek a magban kell lennie) és ezért a meteoritok által okozott magképződés után őket a Földre kellett hozni. "
Egy rejtély továbbra is fennáll: Ahhoz, hogy a proto-hold megfeleljen a Föld volfrámarányának, Theia és a Földnek nagyon hasonló volfrámtartalommal kellett kezdődnie. A rejtvény megoldása a jövőbeli bolygónkat tanulmányozza majd, de legalább egyelőre a Hold eredete egyre tisztábbnak tűnik.
