Το φεγγάρι γεννήθηκε στη σύγκρουση ενός σώματος μεγέθους Άρη και της πρώιμης Γης, αλλά πέρα από αυτό, πολλά για τον κόσμο που βλέπουμε στους ουρανούς μας κάθε βράδυ είναι ακόμα ένα μυστήριο. Μετά από 61 αποστολές, συμπεριλαμβανομένων των έξι επισκέψεων αστροναύτη που συγκέντρωσαν δείγματα από πέτρες φεγγαριού, πολλά ερωτήματα παραμένουν, συμπεριλαμβανομένου του πόση φεγγάρι προέρχεται από τα απομεινάρια του χαμένου πλανήτη και πόσο κλέφθηκε από τη Γη; Η απάντηση σε αυτά τα ερωτήματα θα μπορούσε να προσφέρει νέες ιδέες στην εξέλιξη και των δύο ουράνιων σωμάτων.
σχετικό περιεχόμενο
- Το νεκρό άκρο που τεμαχίζει ένα βραχώδες σώμα προσφέρει μια προεπισκόπηση της μοίρας της γης
- Η Γη κάνει το φεγγάρι όλα ζεστό και απαλό στο εσωτερικό
Τώρα, οι επιστήμονες στη Γαλλία και το Ισραήλ έχουν βρει στοιχεία ότι το μικρότερο σώμα που έσπασε στην πρωτο-γη πιθανότατα φτιάχτηκε από παρόμοια υλικά με τον οικιακό μας κόσμο. Επίσης, σύμφωνα με τα μοντέλα των υπολογιστών τους, η σημερινή σύνθεση του σεληνιακού υλικού εξηγείται καλύτερα αν οτιδήποτε χτύπησε την πρώιμη Γη διαμορφώθηκε κοντά. Δύο πρόσθετες μελέτες υποδεικνύουν ότι και τα δύο σώματα συνέχισαν να κατασκευάζουν καπλαμά επιπλέον υλικού, καθώς οι μικρότερες πρωτοπλάτες συνέχισαν να βομβαρδίζουν το νεαρό σύστημα, αλλά η Γη πήρε πολύ περισσότερο από αυτήν την μεταγενέστερη επικάλυψη.
Σύμφωνα με την "υπόθεση γιγαντιαίου αντίκτυπου", το φεγγάρι σχηματίστηκε περίπου 4, 5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, όταν ένα πλανήτη-σαν αντικείμενο περίπου ένα δέκατο της τρέχουσας μάζας της Γης χτύπησε στον πλανήτη μας. Οι προσομοιώσεις και οι πρόσφατες μελέτες των βράχων φεγγαριών υποδηλώνουν ότι το φεγγάρι θα πρέπει να προέρχεται κυρίως από τα υπολείμματα του κρουστικού εκκρεμούς, το παρατσούκλι Theia. Αυτό θα εξηγούσε γιατί το φεγγάρι φαίνεται να είναι κατασκευασμένο από υλικό που μοιάζει πολύ με το μανδύα της Γης, όπως φαίνεται στα δείγματα βράχων και στους μεταλλικούς χάρτες.
Το πρόβλημα είναι ότι οι πλανήτες τείνουν να έχουν ξεχωριστές συνθέσεις. Ο Άρης, ο Υδράργυρος και οι μεγάλοι αστεροειδείς, όπως το Vesta, έχουν κάπως διαφορετικές αναλογίες διαφόρων στοιχείων. Εάν η Θηδία σχηματίστηκε κάπου αλλού στο ηλιακό σύστημα, το μακιγιάζ της θα έπρεπε να ήταν αρκετά διαφορετικό από τη Γη και η μαζική σύνθεση του φεγγαριού δεν θα πρέπει να φαίνεται τόσο παρόμοια με το μανδύα της Γης.
Για να προσπαθήσουν και να λύσουν το αίνιγμα, οι Alessandra Mastrobuono-Battisti και Hagai Perets στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Ισραήλ ανέλυσαν δεδομένα από προσομοιώσεις 40 τεχνητών ηλιακών συστημάτων, εφαρμόζοντας περισσότερη ισχύ υπολογιστή από ό, τι έχει χρησιμοποιηθεί σε προηγούμενες εργασίες. Το μοντέλο αύξησε τους γνωστούς πλανήτες και έναν υποθετικό αριθμό planetesimals και στη συνέχεια τους άφησε να χάσουν σε ένα παιχνίδι κοσμικού μπιλιάρδου.
Οι προσομοιώσεις υποθέτουν ότι οι πλανήτες που γεννιούνται μακρύτερα από τον ήλιο τείνουν να έχουν υψηλότερες σχετικές αφθονίες ισοτόπων οξυγόνου, με βάση το παρατηρούμενο χημικό μίγμα στη Γη, το φεγγάρι και τον Άρη. Αυτό σημαίνει ότι κάθε planetesimals που γεννήθηκαν κοντά στη Γη θα πρέπει να έχουν παρόμοια χημικά ίχνη. "Αν ζουν στην ίδια γειτονιά, θα κατασκευαστούν από το ίδιο περίπου υλικό", λέει ο Perets.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι πολλές από τις χρονικές στιγμές-20 έως 40 τοις εκατό-μεγάλες επιπτώσεις συνεπάγονται συγκρούσεις μεταξύ των σωμάτων που σχηματίστηκαν σε παρόμοιες αποστάσεις από τον ήλιο και έτσι είχαν παρόμοιο μακιγιάζ. Περιγράφοντας αυτήν την εβδομάδα στη Φύση, το έργο υποστηρίζει την διαισθητική ιδέα ότι είναι λιγότερο πιθανό κάτι να πετάξει και να σας χτυπήσει από μακριά, και πηγαίνει πολύ μακριά στην εξήγηση της μαζικής σύνθεσης του φεγγαριού.
Μέχρι στιγμής τόσο καλά, αλλά αυτό δεν εξηγεί τα πάντα. Υπάρχει ακόμα ένα παρατεταμένο παζλ που συνδέεται με τις αφθονίες του βολφραμίου στοιχείο. Αυτό το σιδηροφυλικό στοιχείο ή το στοιχείο που αγαπάει το σίδερο θα πρέπει να βυθιστεί στην κατεύθυνση των πυρήνων των πλανητών με την πάροδο του χρόνου, καθιστώντας την αφθονία πολύ πιο μεταβλητή σε διαφορετικά σώματα, ακόμα και αν σχηματιστούν κοντά μεταξύ τους. Αυτό συμβαίνει επειδή τα σώματα διαφορετικών μεγεθών θα σχηματίσουν πυρήνες με διαφορετικούς ρυθμούς. Ενώ θα υπάρξει μικρή ανάμιξη από την κρούση, το μεγαλύτερο μέρος του πλούσιου σε βολφράμιο υλικού της Theia θα είχε πέσει σε τροχιά και θα ενσωματωθεί στο φεγγάρι, οπότε η ποσότητα βολφραμίου στη Γη και στη Σελήνη θα πρέπει να είναι πολύ διαφορετική.
Σε δύο ανεξάρτητες μελέτες που εμφανίζονται επίσης στη Φύση, ο Thomas Kruijer στο Πανεπιστήμιο του Münster στη Γερμανία και ο Mathieu Touboul στο Πανεπιστήμιο της Λυών στη Γαλλία εξέτασαν την αναλογία δύο ισοτόπων βολφραμίου-βολφραμίου-184 και βολφραμίου-182-σε βράχους φεγγαριού και στη Γη ως σύνολο. Οι βράχοι φεγγαριού έχουν λίγο περισσότερο βολφράμιο-182 από τη Γη, αναφέρουν οι ομάδες.
Αυτό είναι περίεργο, επειδή το συγκεκριμένο ισότοπο του βολφραμίου προέρχεται από τη ραδιενεργή αποσύνθεση ενός ισότοπου του στοιχείου άφνιου. Ο χρόνος ημίσειας ζωής του είναι μικρός, μόνο περίπου 9 εκατομμύρια χρόνια. Έτσι, ενώ το βολφράμιο που αγαπάει το σίδηρο τείνει να βυθιστεί προς τον πυρήνα, το ισότοπο του αφνίου παραμένει πιο κοντά στην επιφάνεια και με την πάροδο του χρόνου μετατρέπεται σε βολφράμιο-182. Αυτό αφήνει μια περίσσεια βολφραμίου-182 σε ένα μανδύα ενός πλανήτη σε σχέση με την ποσότητα του βολφραμίου-184 και άλλων φυσικών ισοτόπων.
Η διαφορά μεταξύ της Γης και της σελήνης είναι σχετικά μικρή: οι δύο μελέτες το βρίσκουν στο επίπεδο από 20 έως 27 μέρη ανά εκατομμύριο. Αλλά ακόμη και αυτή η μικροσκοπική στροφή θα απαιτούσε πολλή χημική τελειοποίηση, λέει ο Kruijer, γεγονός που καθιστά απίθανο ότι ήταν απλά μια ευκαιρία. "Η μεταβολή του βολφραμίου μόνο κατά ένα ποσοστό έχει δραματικό αποτέλεσμα", λέει. "Η μόνη λύση είναι εάν ο μανδύας της πρωτο-γης είχε παρόμοια περιεκτικότητα σε βολφράμιο-182 στη Θηλία και ο πυρήνας του κρουστικού εκκινητή συνδέθηκε άμεσα με τη Γη".
Αυτό δεν είναι πιθανό. Ενώ μεγάλο μέρος του πυρήνα της Theia, που είναι βαρύτερο από το μανδύα της, θα παραμείνει ως μέρος της Γης, το μανδύα θα αναμειχθεί με τη Γη καθώς θα πέφτει σε τροχιά. Περισσότερη ανάμιξη συμβαίνει καθώς η φεγγάρι συσσωρεύεται. Η αναλογία του πυρήνα και του υλικού του μανδύα που έχει μετατραπεί σε φεγγάρι είναι τυχαία, αλλά έπρεπε να έχει τουλάχιστον κάποιο βασικό υλικό, λέει ο Kruijer. Η ομάδα του Τούμπουλ κατέληξε σε ένα παρόμοιο συμπέρασμα: Αν οι διαφορές στην αφθονία του βολφραμίου οφείλονταν σε τυχαία ανάμειξη καθώς τα σπλάχνα της Theia ήταν σκονισμένα γύρω από τη Γη, ο πλανήτης και το φεγγάρι θα έπρεπε να είναι ακόμα πιο διαφορετικοί από ότι είναι.
Η απλούστερη λύση, σύμφωνα με τους συγγραφείς, φαίνεται να είναι η υπόθεση "αργά καπλαμά", η οποία υποδηλώνει ότι η Γη και το πρωτο-φεγγάρι ξεκίνησαν με παρόμοιες αναλογίες ισοτόπων βολφραμίου. Η γη, που είναι μεγαλύτερη και πιο μαζική, θα συνεχίσει να προσελκύει περισσότερους πλανητές μετά την πρόσκρουση, προσθέτοντας νέο υλικό στο μανδύα. Ο καπλαμάς από αυτά τα planetesimals θα είχε περισσότερο βολφράμιο-184 σε σχέση με το βολφράμιο-182, ενώ το φεγγάρι θα είχε διατηρήσει την αναλογία που χρονολογείται από την κρούση.
"Αυτό μοιάζει με συμπαγή δεδομένα", λέει ο Fréderic Moynier, κοσμοθεωρός και αστροφυσικός στο Institut de Physique du Globe de Paris. "Ταιριάζει με την παρούσα θεωρία της όψιμης καπλαμάς, η οποία απλά βασίζεται στην στοιχειακή αφθονία των πλαδαρόφιλων στοιχείων (μεταξύ αυτών και του βολφραμίου): υπάρχουν απλά πάρα πολλά σχοροφιλικά στοιχεία στο μανδύα της Γης (όλοι θα πρέπει να βρίσκονται στον πυρήνα) και ως εκ τούτου πρέπει να έχουν μεταφερθεί στη Γη μετά τον σχηματισμό πυρήνα μέσω επιπτώσεων από μετεωρίτες ».
Ένα μυστήριο παραμένει: Για το πρωτο-φεγγάρι που ταιριάζει με τη σχέση βολφραμίου της Γης, η Θησία και η Γη πρέπει να έχουν ξεκινήσει με πολύ παρόμοιες αφθονίες βολφραμίου. Η επίλυση αυτού του παζλ θα είναι το έργο των μελλοντικών πλανητικών μελετών, αλλά τουλάχιστον προς το παρόν, η ιστορία της σεληνιακής αρχής αρχίζει να φαίνεται λίγο πιο ξεκάθαρη.
