Jak powstał Księżyc: księżycowe skały potwierdzają prawdziwość TGI

Koniec Protoziemi i Thei - powstanie z nich Ziemia i Księżyc

Charles Q. Choi

Ziemski Księżyc – jak sie uważa – powstał, kiedy obiekt wielkości Marsa zwany Thea zderzył się z Ziemią. Nowe analizy księżycowych skał teraz potwierdzają to, że Księżyc powstał w wyniku gigantycznej kolizji pomiędzy Protoziemią i tajemniczą skałą wielkości planety – mówią uczeni.

Ziemia powstała około 4,5 mld lat temu i uczeni sądzą, że Księżyc został powołany do życia krótko po jej powstaniu. To aktualne wyjaśnienie powstania Księżyca nazywa się Teorią Gigantycznego Impaktu (TGI) zakłada, że stało się to wskutek zderzenia dwóch protoplanet (czyli embrionoidalnych światów) – Protoziemi i obiektu wielkości Marsa zwanego Theia/Thea. Odłamki powstałe wskutek tego zderzenia uformowały Księżyc.

- TGI doskonale wyjaśnia wiele dziwnych właściwości Księżyca – powiedział prowadzący te studia autor Daniel Herwartz, izotopowy geochemik z Uniwersytetu Göttingen w Niemczech.

Gwałtowne narodziny Księżyca

- I tak np. kolizja może pomóc wyjaśnić, dlaczego Srebrny Glob ma niewiele substancji które łatwo parują, tak jak woda – te substancje uciekły w przestrzeń kosmiczna wskutek gorąca po zderzeniu – wyjaśnia Herwartz.

- Raporty o niewielkiej ilości wody na Księżycu, które napływają tu i tam nie zmieniły tego poglądu – powiedział Herwartz. – W porównaniu z Błękitną Planetą Ziemią, Srebrzysty Glob jest suchy jak pieprz – prawdę powiedziawszy, to w suchym pieprzu jest więcej wody niż na Księżycu.

Jednakże uczeni wciąż mają wątpliwości co do TGI z powodu chemii Księżyca. Modele tego gigantycznego impaktu często mówią, że Księżyc powinien zawierać jakieś 70% pierwotnej masy planety Theia. Problem polega na tym, że większość planet w Systemie Słonecznym ma swój własny unikalny skład chemiczny, więc Ziemi a i Księżyc powinny mieć także. Jednak Ziemia i Srebrny Glob wydają się być bardzo podobne – co dotyczy szczególnie ilości izotopów – bardziej, niż sugeruje to większość modeli TGI.

- To było wielką zagadką – powiedział Herwartz dla Space.com.

Teraz, na pierwszy rzut oka, Herwartz i jego koledzy znaleźli różnice w ilościach izotopów w składzie Ziemi i Księżyca – które z kolei stanowią dowód na prawdziwość TGI i tego, jak powstał Srebrzysty Glob.

Fragment księżycowej brekcji - skały skomponowanej z wielu fragmentów róznych rodzajów skał

Chemia Księżyca

Badania zogniskowane na stosunek pomiędzy dwoma izotopami tlenu – tlenem-16 (¹⁶O)  z 8 neutronami w jadrze a tlenem-17 (¹⁷O), który ma ich 9. Proporcje tych izotopów tlenu mogą się znacznie różnić na innych planetach.

Początkowo uczeni badali księżycowe skały, które zostały wybite ze skorupy Księżyca przez uderzenia meteoroidów i spadły na Ziemię jako meteoryty. Jednakowoż meteoryty te zostały dekontamitowane z izotopów tlenu przez ziemską wodę.

Jednakże Herwartz i jego koledzy badali próbki skały przywiezione przez NASA, które dostarczyli na Ziemię astronauci z misji Apollo 11, Apollo 12 i Apollo 16. Uczeni ci odkryli, że te skały zawierają nieznacznie więcej ¹⁷O niż ¹⁶O – ale statystycznie znaczącą większą ilość, niż w porównywanych z nimi skałach ziemskich.

- Różnice są małe i trudne do wykrycia, ale są – powiedział Herwartz. – I teraz wreszcie mamy pomysł na skład chemiczny planety Theia.

Nowe dane sugerują, że Księżyc może być zbudowany w 40% z masy Thei. Badacze podejrzewają, że Theia była podobna w swym składzie chemicznym do składu meteorytów zwanych chondrytami enstatytowymi. (Enstatyt to krzemian magnezu – MgSiO₃ Mg₂[Si₂O₆] charakteryzujący się wysoką odpornością na wysokie temperatury. Chondryty takie zawierają ziarna metalicznego żelaza lub siarczku żelaza – FeS, poza nim występuje także kwarc (SiO₂), trydymit (SiO₂) i krystobalit (SiO₂). Meteoryty te są najrzadszymi z występujących na Ziemi – przyp. tłum.)

- Ta grupa meteorytów (o oznaczeniu E – przyp. tłum.) ma bardzo podobny skład izotopowy do skał na Ziemi – powiedział Herwartz. – Taki skład planety Theia wyjaśniłby, dlaczego żadne różnice w ilości izotopów tlenu i innych izotopów nie zostały wykryte do tych danych.

Przyszłe badania mogą poszukiwać różnic pomiędzy Księżycem a Ziemią, które będą dotyczyły innych izotopów, jak np. izotopów tytanu (Ti). Uczeni także mogą zbadać inne możliwe wyjaśnienie tych nowych odkryć – np. powierzchnia materiału zawiera mało ¹⁷O, tak jak w meteorytach zwanych chondrytami węglistymi [rodzaj meteorytów o ogólnym symbolu C, które zawierają dużo węgla – 4%, wody – 20%, krzemiany z grupą hydroksylową (OH) oraz magnetyt (Fe₃O₄) – do 25%, a także ziarna oliwinu (MgFe₂SiO₄) i piroksenu (CaNaLi|MgFeAl[Si₂O₆]) – przyp. tłum.], które spadły na Ziemię już po uformowaniu się Srebrnego Globu.

Uczeni detalicznie przekażą swe odkrycia w wydaniu magazynu „Science” w dniu 6 czerwca na Goldschmidtowskiej Konferencji Geochemicznej w Kalifornii. 

Księżycowy meteoryt Kalahari 008. Został on wybity ze skorupy księżycowej i następnie spadł na Ziemię dając nam możliwość zbadania jego składu chemicznego

Moje 3 grosze

Po przeczytaniu tego materiału doszedłem do wniosku, że wszelkie podobieństwa i różnice można objaśnić tym, że sam impakt przebiegł inaczej, niż nam to przedstawiają uczeni, którzy zakładają, że Theia wcale nie pojawiła się skądś z przestrzeni Układu Słonecznego i zderzyła się z Protoziemią. Gdyby narodziła się gdzieś indziej, niż w pobliżu Protoziemi, to nie miałaby tak zbliżonego składu chemicznego do naszej planety, ergo Theia i Protoziemia stanowiły układ podwójny dwóch planet wirujących wokół wspólnego barycentrum.

Gdyby Theia pojawiła się skądś indziej, to obawiam się, że prędkość zderzenia mogłaby być wyższa, co spowodowałoby to, że „wychlapnięta” impaktem z Protoziemi i Thei materia miałaby zbyt wielką prędkość i rozproszyłaby się w przestrzeni kosmicznej. Nie mówiąc już o tym, że z obu planet nie zostałoby niczego poza asteroidami. Zderzenie Protoziemi i Thei musiało być bardzo łagodne i spowodowało powstanie wokół (już powstałej po impakcie) Ziemi dysku drobnych ciał, które spadały na Ziemię, a z pozostałych uformował się Księżyc jaki znamy. Sądzę, że dalsze badania dostarczą potwierdzenia bądź zanegowania tej hipotezy.

Osobiście jednak sądzę, że wcale nie jest powiedziane, że TGI jest prawdziwa i że Srebrny Glob jest wynikiem impaktu Protoziemi i Thei. Równie dobrze można wciąż zakładać, że powstał on wokół Ziemi i nieco wcześniej, niż nasza planeta (bo jako mniejszy szybciej wystygł), czy – jak chcą tego stronnicy hipotezy o Księżycu–statku kosmicznym – jest on ogromnym kosmolotem, który zakotwiczono na orbicie wokół Ziemi…

Ale żeby tego dowieść, trzeba tam znów polecieć.                

Źródło: Yahoo News - http://news.yahoo.com/moon-formed-lunar-rocks-support-giant-impact-theory-182752490.html

Przekład z j. angielskiego – Robert K. Leśniakiewicz ©