Mjesec je rođen u sudaru tijela veličine Marsa i rane Zemlje, ali osim toga, mnogo toga o svijetu koji svake večeri viđamo na nebu još uvijek je misterija. Nakon 61 misije, uključujući šest posjeta astronauta koji su prikupljali uzorke mjesečevih stijena, ostaje mnogo pitanja, uključujući koliko je mjeseca napravljeno od ostataka izgubljenog planeta, a koliko je ukradeno sa Zemlje? Odgovori na ova pitanja mogli bi ponuditi svježi uvid u evoluciju oba nebeska tijela.
Povezani sadržaj
- Sjeckanje mrtvog zvijezda kamenitog tijela nudi pregled Zemljine sudbine
- Zemlja čini Mjesec toplim i mekim u unutrašnjosti
Znanstvenici u Francuskoj i Izraelu pronašli su dokaze da je manje tijelo koje se zabilo u proto-Zemlju vjerojatno napravljeno od sličnih stvari kao u našem matičnom svijetu. Također, prema njihovim računalnim modelima, trenutni sastav mjesečevog materijala najbolje se objašnjava ako se u blizini stvori bilo koji pogodak rane Zemlje. Dvije dodatne studije sugeriraju da su oba tijela zatim sagradila furnir dodatnog materijala, jer su manji protoplaneti i dalje bombardirali mladi sustav, ali Zemlja je pokupila mnogo više ovog kasnijeg premaza.
Prema "hipotezi divovskog utjecaja", Mjesec se formirao prije otprilike 4, 5 milijardi godina, kada se objekt sličan planeti oko desetine trenutne mase Zemlje zabio u naš planet. Simulacije i nedavne studije o mjesečevim stijenama sugeriraju da bi se mjesec trebao uglavnom izrađivati od ostataka udarne glave, po nadimku Theia. To bi objasnilo zašto se čini da je mjesec napravljen od materijala koji mnogo podsjeća na zemljin plašt, kao što se može vidjeti u uzorcima stijena i mineralnim kartama.
Problem je što planete imaju različite sastave. Mars, Merkur i veliki asteroidi kao što je Vesta svi imaju pomalo različite omjere različitih elemenata. Da je Theia nastala negdje drugdje u Sunčevom sustavu, njegova bi šminka trebala biti prilično drugačija od Zemljine, a krupni sastav Mjeseca ne bi trebao izgledati tako slično kao Zemljin plašt.
Kako bi pokušali riješiti zagonetku, Alessandra Mastrobuono-Battisti i Hagai Perets s izraelskog tehnološkog instituta analizirali su podatke simulacija 40 umjetnih solarnih sustava, primjenjujući više snage računala nego što je korišteno u prethodnom radu. Model je uzgajao poznate planete i hipotetički broj planeteimala, a zatim ih pustio da se izgube u igri kozmičkog bilijara.
Simulacije pretpostavljaju da planete rođene dalje od sunca imaju veće relativno izotopi kisika na temelju promatrane kemijske mješavine na Zemlji, Mjesecu i Marsu. To znači da bi svaki planetezimal koji se pojavio blizu Zemlje trebao imati slične kemijske tragove. "Ako žive u istom kvartu, napravit će se od približno istog materijala", kaže Perets.
Tim je otkrio da su mnogo vremena - 20 do 40 posto - veliki utjecaji uključivali sudare između tijela koja su se formirala na sličnim udaljenostima od sunca i tako imala sličnu strukturu. Opisano ovaj tjedan u prirodi, djelo potkrepljuje intuitivnu ideju da je manje vjerovatno da će vam nešto uploviti i udariti izdaleka, a ide dosta daleko do objašnjenja najvećeg sastava mjeseca.
Za sada dobro, ali to ne objašnjava sve. Još uvijek postoji ležerna slagalica povezana s obiljem elementa volframa. Ovaj siderofil, ili element koji voli željezo, trebao bi se tijekom vremena potonuti prema jezgrama planeta, što čini njegovo obilje mnogo različitijim u različitim tijelima, čak i ako se formiraju uzajamno. To je zato što će tijela različitih veličina formirati jezgre različitim brzinama. Iako bi se malo utjecalo na miješanje, većina Teijinog ogrtača bogatog volframovim materijalom bila bi bačena u orbitu i ugrađena u Mjesec, tako da bi količina volframa u Zemlji i na Mjesecu trebala biti vrlo različita.
U dva neovisna istraživanja koja su se također pojavila u Natureu, Thomas Kruijer sa Sveučilišta u Münsteru u Njemačkoj i Mathieu Touboul na Sveučilištu u Lyonu u Francuskoj ispitali su omjer dva izotopa volframa - volfram 184 i volfram 182 - u mjesečevim stijenama i na Zemlji u cjelini. Mjesečeve stijene imaju nešto više volframa-182 od Zemlje, navode ekipe.
To je intrigantno, jer taj određeni izotop volfram dolazi iz radioaktivnog raspada izotopa elementa hafnija. Poluživot mu je kratak, samo oko 9 milijuna godina. Dakle, iako volfram koji voli željezo teži ka jezgri, izotop se hafnija zadržava bliže površini i s vremenom se pretvara u volfram-182. To ostavlja višak volframa-182 u plaštu planete u odnosu na količinu volfram-184 i drugih prirodnih izotopa.
Razlika između Zemlje i Mjeseca relativno je mala: dvije studije ga otkrivaju na razini od 20 do 27 dijelova na milijun. Ali čak i ta sitna promjena zahtijeva mnogo kemijske prilagodbe, kaže Kruijer, zbog čega nije vjerojatno da je to bila samo slučajnost. "Promjena volframa za samo postotak ili toliko ima dramatičan učinak", kaže on. "Jedino rješenje je ako bi plašt proto-Zemlje imao sličan volfram-182 sadržaj kao Theia, a jezgra udarne glave izravno se spojila sa Zemljinom."
To ipak nije vjerojatno. Dok će veći dio Teijine srži, budući da je teža od njenog plašta, ostati dio Zemlje, plašt će se miješati sa Zemljinom kad uđe u orbitu. Što se više miješanja događa kako se mjesec povećava. Omjer Teijinog jezgra i omotača koji se pretvara u Mjesec slučajna je slučajnost, ali moralo je postojati barem nešto osnovnog materijala, kaže Kruijer. Touboulov tim došao je do sličnog zaključka: Da su razlike u obilju volframa nastale nasumičnim miješanjem dok su se Theijine unutrašnjosti slijevale oko Zemlje, planeta i Mjesec trebali bi biti još različitiji nego što jesu.
Autori kažu da je najjednostavnije rješenje hipoteza "kasnog furnira", koja sugerira da su Zemlja i proto-mjesec započeli sa sličnim omjerima izotopa volframa. Zemlja, buduća veća i masivnija, nastavila bi privlačiti više planetesimal nakon udarca, dodajući novi materijal plaštu. Furnir tih planeteimala imao bi više volframa-184 u odnosu na volfram-182, dok bi mjesec zadržao omjer datiran od udara.
"Ovo izgleda poput čvrstih podataka", kaže e-mailom Fréderic Moynier, kozmokemičar i astrofizičar s Instituta za fiziku du Globe iz Pariza. "Uklapa se u sadašnju teoriju poznog furnira, koja se jednostavno temelji na elementarnom obilju siderofilijskih elemenata (među njima i volfram): u sadašnjem Zemljinom plaštu jednostavno ima previše siderofilijskih elemenata (svi bi trebali biti u jezgri) i zbog toga moraju biti dovedeni na Zemlju nakon stvaranja jezgre pomoću udara meteorita. "
Ostaje jedna misterija: Da bi proto-mjesec mogao odgovarati omjeru volframove Zemlje, Theia i Zemlja moraju započeti s vrlo sličnim obiljem volframova. Rješavanje te zagonetke bit će djelo budućih planetarnih studija, ali barem za sada, priča o lunarnom podrijetlu počinje izgledati malo jasnije.
