Około 4,5 miliarda lat temu coś wielkości Marsa zderzyło się z nowo powstałą Ziemią, powodując kolosalną eksplozję. Uważa się, że ten obiekt nie tylko połączył się z Ziemią, ale także wyrzucił część materii, która stała się Księżycem.
Ta historia jest znana jako hipoteza gigantycznej kolizji; obiekt wielkości Marsa nazywa się Thea; a teraz naukowcy uważają, że znaleźli ślady Thei na Księżycu.
Hipoteza gigantycznego zderzenia była przez wiele lat preferowanym modelem wyjaśniającym powstawanie księżyca.
„Model ten był w stanie wyjaśnić ostatnie obserwacje próbek zwróconych przez misje Apollo, które obejmowały niską zawartość żelaza na Księżycu w stosunku do Ziemi” – napisali w artykule naukowcy z University of New Mexico.
Modele przewidywały, że około 70-90 procent księżyca zostanie zreformowanych Thea. Jednak izotopy tlenu w księżycowych próbkach zebranych przez astronautów Apollo były bardzo podobne do ziemskich izotopów tlenu – i bardzo różniły się od izotopów tlenu w innych obiektach w Układzie Słonecznym.
Jednym z możliwych wyjaśnień jest to, że Ziemia i Thea miały podobny skład. Po drugie, podczas uderzenia wszystko się wymieszało, co według danych symulacyjnych jest mało prawdopodobne.
Szanse Thei na posiadanie składu podobnego do Ziemi są w rzeczywistości bardzo małe. Oznacza to, że jeśli Księżyc jest głównie Thea, jego izotopy tlenu muszą różnić się od izotopów tlenu na Ziemi.
To bliskie podobieństwo było głównym problemem dla hipotezy kolizji gigantycznej. Przez lata naukowcy opublikowali kilka artykułów, próbując to wyjaśnić.
Stąd pomysł, że Thea połączyła się z Ziemią. Inne badanie sugerowało, że zderzenie spowodowało powstanie chmury pyłu, która następnie przekształciła się w Ziemię i Księżyc. Pojawiły się sugestie, że prawdopodobnie Thea i Ziemia powstały bardzo blisko siebie.
Naukowiec Eric Kano i jego koledzy wybrali inną drogę: staranną ponowną analizę próbek księżycowych.
Uzyskali szereg próbek z różnych rodzajów skał zebranych na Księżycu – zarówno wysokiego, jak i niskiego tytanu ze skały księżycowej; anortozyty z wyżyn i norites z głębin, wzniesione w górę podczas procesu zwanego odwracaniem księżycowego płaszcza; i szkło wulkaniczne.
Na potrzeby nowej analizy zespół badawczy zmodyfikował standardową technikę analizy izotopów, aby uzyskać bardzo dokładne pomiary izotopów tlenu. I znaleźli coś nowego: ten skład izotopowy tlenu zmieniał się w zależności od rodzaju badanej skały.
„Pokazujemy” – napisali w swoim artykule – że metoda uśredniania danych izotopowych Księżyca, pomijając różnice litologiczne, nie daje dokładnego obrazu różnic między Ziemią a Księżycem ”.
Naukowcy odkryli, że im głębsze pochodzenie próbki skały, tym cięższe izotopy tlenu w porównaniu z ziemskimi.
Różnicę tę można wytłumaczyć, gdyby podczas zderzenia tylko zewnętrzna powierzchnia Księżyca została zmiażdżona i wymieszana, co spowodowało podobieństwo do Ziemi. Jednak w głębi Księżyca część Thei pozostaje względnie nietknięta, a jej izotopy tlenu są bliżej pierwotnego stanu.
Badanie dowodzi, że jest to dość dokładny dowód na to, że Thea mogła uformować się dalej w Układzie Słonecznym i przesunąć do wewnątrz przed wielką kolizją, która spowodowała powstanie Księżyca.
„Oczywiście wyraźny skład izotopowy tlenu Thei nie został całkowicie utracony w wyniku homogenizacji podczas gigantycznego zderzenia” – podsumowali naukowcy.
“W ten sposób wynik ten eliminuje potrzebę tworzenia modeli olbrzymich uderzeń obejmujących mechanizm pełnej homogenizacji izotopów tlenu między dwoma ciałami i stanowi podstawę do przyszłego modelowania formowania się księżyca.”
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Geoscience.
Źródła: Zdjęcie: (Mark Garlick / Science Photo Library / Getty Images)
