NAUKA I ASTRONOMIA

Dalsze teorie powstania Księżyca

W szeroko akceptowanym modelu powstania naszego Księżyca mówi się o kosmicznym renegacie – obiektowi wielkości Marsa, nazwanego Theia, który uderzył w młodą wówczas Ziemię 4.5 miliarda lat temu. Spowodowało to wyrzucenie w przestrzeń szczątek i gruzu, które z czasem połączyły się, aby uformować naszego satelitę. Model ten ma na koncie wiele sukcesów, włączając w to dokładne wyliczenia masy Ziemi i Księżyca.

Model sugeruje również, że większość szczątków, z których uformował się Księżyc pochodzą nie z proto-Ziemi, ale właśnie z Theia, która uważa się, że pochodzi z innej części Układu Słonecznego, obfitującego w określone izotopy pierwiastków. Wzbudza to konflikt z coraz częstszymi, bardzo szczegółowymi pomiarami przeprowadzonymi w ostatniej dekadzie. Badania te wykazują, że skały z Ziemi i Księżyca mają ten sam współczynnik izotopów tlenu, tytanu, chromu i wolframu.

Poprzez ustawianie różnych obrotów w starym modelu związanym z uderzeniem, dwa zespoły naukowców obecnie twierdzą, że rozwiązali zagadkę chemicznego składu oraz podtrzymali teorię powstania Księżyca. Przewidują oni jednak dwa różne rozmiary Theia. W jednym z przypadków ciało było mniejsze niż Mars, w drugim cztery-pięć razy większe. „Oba dokumenty wskazują, że kilka wersji scenariusza ze zderzeniem jest możliwych”, mówi Sarah Stewart z Uniwersytetu Harvard w Cambridge, Massachusetts i zarazem współautor jednego z opracowań. Para dokumentów została opublikowana w zeszłym tygodniu w magazynie Science.

Oba zespoły zakładają, że Ziemia owego czasu obracała się dwa razy szybciej niż to czyni obecnie, z powodu kolizji tworzącej Księżyc lub poprzednich zderzeń. Chociaż szybko wirująca Ziemia jest naturalną konsekwencją zderzeń, to naukowcy starali się unikać takiej możliwości, ponieważ do tej pory nikt nie wymyślił powodu dlaczego Ziemia zwolniła do obecnie znanej prędkości rotacji. Stewart oraz współautor Matija Cuk z Instytutu SETI w Mountain View, Kalifornia wykazali, że znane, jednak często pomijane, oddziaływanie grawitacyjne pomiędzy Księżycem, a Słońcem mogło wyssać moc wirowania szybko obracającej się Ziemi.

W innym badaniu, Robin Canup z Southwest Research Institute w Boulder, Kolorado, jeden z pomysłodawców modelu zakładającego zderzenie z obiektem wielkości Marsa, twierdzi teraz, że obiekty, które wzięły udział w kolizji – uderzający oraz raczkująca Ziemia – były tej samej masy, wynoszącej około połowę obecnej masy Ziemi. Kiedy zderzają się ze sobą dwa ciała o równych masach, to mieszają się ze sobą w takim stopniu, że skład izotopowy szczątków byłby nie do odróżnienia, z której ze stron pochodzi. Zderzenie mogło również wpłynąć na przyspieszenie Ziemi. Canup przywołuje również ten sam grawitacyjny mechanizm, sugerowany wcześniej przez Stewart i Cuk jako powód jej spowolnienia.

Mechanizm, znany jako ewekcja (od łacińskiego evectio – podnisienie) to największa perturbacja w ruchu Księżyca wokół Ziemi, wywołana wpływem grawitacyjnym Słońca. Ewekcja jest zmianą długości ekliptycznej Księżyca o 1°16,4′ różnicy od wartości średniej. Odkrył ją Ptolemeusz. W takim ułożeniu, część momentu pędu szybko obracającej się Ziemi, zostałaby przeniesiona na Księżyc, który z kolei pozwalałby, aby energia obrotowa została pochłonięta przez Słońce.

Teoretyk John Cahmbers z Carnegie Institution for Science w Waszyngtonie, przyznaje, że oba zespoły prezentują przekonujące argumenty za uformowaniem Księżyca z identycznym składem izotopowym, jednakże zaznacza, że jest to mało prawdopodobne, że we wczesnym Układzie Słonecznym doszło do kolizji dwóch obiektów o identycznej masie.

„Pozytywnym przesłaniem jest informacja, że to bardzo żywotny i rozwijający się obszar, zarówno od strony obserwacyjnej, jak i tworzenia teoretycznych modeli”, mówi planetolog David Stevenson z Kalifornijskiego Instytutu Technologii w Pasadenie, jednocześnie recenzent dokumentów nadesłanych do Science Magazine. „Gra wciąż się toczy”.

Źródło: Science, Nature, Icarus

Przeczytaj także

Czarne na białym: zagadkowe złudzenie optyczne Galileusza

Anna Śnieżyńska

Metafory utrudniają dyskusję o zmianach klimatu

Alan O. Grinde

Rytmiczny taniec gwiezdnych kochanków

Alan O. Grinde

Gwiazdy podnoszą barierę bezpieczeństwa dla planet

Alan O. Grinde

Planety dobrze wysmażone

Alan O. Grinde

Dziwne mokre światy – czy Ziemia jest szczęściarą?

Alan O. Grinde