Kuu sündis Marsi suuruse keha ja varase Maa kokkupõrkes, kuid peale selle on palju saladust maailmas, mida me igal õhtul taevas näeme. Pärast 61 missiooni, sealhulgas kuus astronaudikülastust, kus koguti kuukivimite proove, on palju küsimusi, sealhulgas see, kui suur osa Kuust moodustatakse kadunud planeedi jääkidest ja kui palju varastati Maalt? Nendele küsimustele vastamine võiks pakkuda värskeid teadmisi mõlema taevakeha arengust.
Seotud sisu
- Kivise keha purustamiseks surnud täht pakub eelvaadet Maa saatusest
- Maa muudab Kuu sisemuses soojaks ja pehmeks
Nüüd on Prantsusmaa ja Iisraeli teadlased leidnud tõendeid selle kohta, et proto-Maale puruks kukkunud väiksem keha oli tõenäoliselt valmistatud sarnaselt meie kodumaailmaga. Samuti saab nende arvutimudelite järgi kõige paremini selgitada Kuu materjali praegust koostist, kui see tabas varajast Maad, mis moodustas läheduses. Kaks täiendavat uuringut viitavad sellele, et mõlemad kehad ehitasid seejärel lisamaterjalist spooni, kuna väiksemad protoplaneedid jätkasid noore süsteemi pommitamist, kuid Maa korjas sellest hilisemast kattematerjalist palju rohkem.
"Hiiglasliku löögi hüpoteesi kohaselt" moodustas kuu umbes 4, 5 miljardit aastat tagasi, kui meie planeedile kaldus umbes kümnendik Maa praegusest massist planeeditaoline objekt. Kuukivimite simulatsioonid ja hiljutised uuringud viitavad sellele, et Kuu tuleks enamasti teha löökkatsekeha jäänustest, hüüdnimega Theia. See selgitaks, miks kuu näib olevat valmistatud materjalist, mis sarnaneb palju Maa vahevööga, nagu on näha kiviproovides ja mineraalide kaartidel.
Probleem on selles, et planeetidel on tavaliselt erinevad kompositsioonid. Marsil, elavhõbedal ja suurtel asteroididel nagu Vesta on kõigil eri elementide vahekord mõnevõrra erinev. Kui Theia moodustati kusagil mujal Päikesesüsteemis, oleks selle meik pidanud Maa omast üsna erinema ja Kuu põhikoostis ei peaks Maa vahevööga sarnanema.
Ammunduse proovimiseks ja analüüsimiseks analüüsisid Alessandra Mastrobuono-Battisti ja Hagai Perets Iisraeli tehnoloogiainstituudis 40 kunstliku päikesesüsteemi simulatsioonide andmeid, rakendades rohkem arvutivõimsust, kui on eelmises töös kasutatud. Mudel kasvatas teadaolevaid planeete ja hüpoteetilist arvu planeesimimesid ning lasi neil siis kosmilise piljardimängu käigus lahti.
Simulatsioonide kohaselt eeldatakse, et Päikesest kaugemal sündinud planeetidel on hapniku isotoopide suhteline arvukus suurem, lähtudes Maal, Kuul ja Marsil täheldatud keemilisest segust. See tähendab, et kõigil Maa lähedal kudevatel tasapinnalistel näidistel peaksid olema sarnased keemilised jäljed. "Kui nad elavad samas naabruskonnas, valmistatakse need enam-vähem samast materjalist, " ütleb Perets.
Meeskond leidis, et suure osa ajast - 20–40 protsenti - kaasnesid suurte kokkupõrgetega kehad, mis moodustusid Päikesest sarnastel kaugustel ja millel oli sarnane meik. Seda nädalat looduses kirjeldatud teos toetab intuitiivset ideed, et on vähem tõenäoline, et miski purjetab ja tabab teid kaugelt, ning see on pikk tee Kuu puistekoostise selgitamiseni.
Siiani nii hea, kuid see ei seleta kõike. Seal on ikka veel üks mõistatus, mis on seotud elemendi volframi arvukusega. See siderofiilne või rauda armastav element peaks aja jooksul vajuma planeetide südamike poole, muutes selle arvukuse erinevates kehades palju muutuvamaks, isegi kui need moodustuvad lähestikku. Seda seetõttu, et erineva suurusega kehad moodustavad südamikke erineva kiirusega. Kuigi löögist oleks pisut segunemist, oleks suurem osa Theia volframirikast vahevöö materjalist lennutatud orbiidile ja lülitatud Kuusse, nii et volframi kogus Maas ja Kuus peaks olema väga erinev.
Kahes sõltumatus uuringus, mis ilmusid ka looduses, uurisid Thomas Kruijer Saksamaa Münsteri ülikoolis ja Mathieu Touboul Prantsusmaal Lyoni ülikoolis kahe volframi isotoobi - volfram-184 ja volfram-182 - suhet kuukivimites ja maapinnal. tervikuna. Kuukivimites on pisut rohkem volfram-182 kui Maal, teatasid meeskonnad.
See on huvitav, kuna see konkreetne volframi isotoop pärineb hafniumi elemendi isotoobi radioaktiivsest lagunemisest. Selle poolväärtusaeg on lühike, ainult umbes 9 miljonit aastat. Ehkki rauda armastav volfram kipub südamiku poole vajuma, püsib hafniumi isotoop pinnale lähemal ja muutub aja jooksul volfram-182-ks. See jätab planeedi vahevöösse volfram-182 liia võrreldes volfram-184 ja muude looduslike isotoopide kogusega.
Maa ja kuu erinevus on suhteliselt väike: kahes uuringus leitakse, et see on vahemikus 20 kuni 27 osa miljonist. Kuid isegi see pisike nihe nõuaks palju keemilist täpsustamist, ütles Kruijer, mis muudab ebatõenäoliseks, et see oli lihtsalt juhus. "Volframi muutmisel vaid umbes protsendil on dramaatiline mõju, " ütleb ta. "Ainus lahendus on see, kui proto-Maa vahevööl oleks Theiaga sarnane volfram-182 sisaldus ja löökkatsekeha tuum ühendaks otse Maa omaga."
See pole siiski tõenäoline. Ehkki suur osa Theia tuumast, mis on selle vahevööst raskem, jääb Maa osaks, siis vahevöö seguneb Maa orbiidile viskamise ajal maavärinaga. Kuu kiirenedes toimub rohkem segamist. Theia tuuma- ja vahevöömaterjali osa, mis moondub mooniks, on juhuslik juhus, kuid vähemalt mingit tuumamaterjali pidi olema, ütles Kruijer. Toubouli meeskond jõudis sarnasele järeldusele: kui erinevused volframi arvukuses olid tingitud juhuslikust segunemisest, kuna Theia sisemised põrkasid Maa ümber, peaksid planeet ja kuu olema veelgi erinevamad kui nad on.
Autorite sõnul näib lihtsaim lahendus olevat "hilise spooni" hüpotees, mis viitab sellele, et Maa ja proto-kuu algas sarnaste volframi isotoopide suhetega. Maa, mis on suurem ja massiivsem, meelitaks pärast kokkupõrget ka edaspidi rohkem tasapinnalisi näiteid, lisades vahevöösse uut materjali. Nendest tasapinnalistelt spoonidelt oleks volfram-182-ga võrreldes olnud rohkem volfram-184, samas kui kuu oleks hoidnud löögist dateerunud suhet.
"See näib olevat kindel teave, " ütleb e-posti teel Fréderic Moynier, kes on Pariisi Institut de Physique du Globe de Cosmochemist ja astrofüüsik. "See sobib praeguse hilisspoonide teooriaga, mis põhineb lihtsalt siderofiilide elementide (nende hulgas volframi) arvukusel: praeguses Maa mantelis on lihtsalt liiga palju siderofiilseid elemente (need peaksid kõik sisaldama südamikku) ja seetõttu pidid nad pärast tuuma moodustumist meteoriitide mõjul Maale tooma. "
Jääb üks mõistatus: selleks, et algkuu vastaks Maa volframi suhtele, peavad Theia ja Maa olema alustatud väga sarnaste volframi sisaldustega. Selle mõistatuse lahendamine on tulevaste planeetide uurimise töö, kuid vähemalt praegu hakkab Kuu päritolu lugu pisut selgemalt paistma.
