1972. december 13-án az Apollo 17 űrhajós Garisson Schmitt megközelítette a szikladarabot a Hold nyugodtságának tengerében. „Ennek a sziklanak van saját kis ösvénye, amely egyenesen a dombhoz vezet” - tájékoztatta a parancsnokát, Eugene Cernan, megjegyezve, hogy hol volt a szikla, mielőtt a dombról leereszkedett. Cernan vett néhány mintát.
- Képzelje el, milyen lett volna, ha ott állnál volna, mielőtt ez a szikla gördülne - mondta Cernan elgondolkodva. - Valószínűleg nem tennék jobban - felelte Schmitt.
Az űrhajósok kivágták a hold darabjait a sziklából. Ezután egy gereblye segítségével Schmitt lekaparta a poros felületet, és felemelte egy kavicsát, amelyet később troktolit 76536-nak neveznek.
A sziklanak és a sziklatestvéreinek kellett mondaniuk a történetet arról, hogy miként alakult a hold. Ebben az alkotó történetben, amelyet számtalan tankönyvben és tudományos múzeumi kiállításban rögzítettek az elmúlt negyven évben, a Hold megolvadt a csírakéreg és a Mars méretű szilárd világ katasztrófaütközéséből. A másik világot Teia-nak hívták, miután a görög istennő szülte Selene-t, a holdot. Theia oly keményen zuhant a Földbe, hogy mindkét világ megolvadt. A Theia által kidobott olvadék anyagáramai lehűltek és megszilárdultak, ezüstös társt képezve, akit jól tudunk.
A 76536 troktolit, valamint a Holdból és a Marsból származó más kőzetek modern mérései azonban megkérdőjelezték ezt az elméletet. Az elmúlt öt évben több tanulmány fedezte fel a problémát: a kanonikus óriási ütközési hipotézis olyan feltevéseken alapul, amelyek nem egyeznek meg a bizonyítékokkal. Ha Theia eltalálta a Földet, és később a Holdot hozta létre, akkor a Holdot Theia anyagából kell készíteni. De a Hold nem olyan, mint Theia - vagy a Mars. Az atomokhoz hasonlóan úgy néz ki, mint a Föld.
A következetlenséggel szembesülve, a holdkutatók új ötleteket kerestek annak megértésére, hogy miként alakult a hold. A legnyilvánvalóbb megoldás lehet a legegyszerűbb, de más problémákat vet fel a fiatal Naprendszer megértésében: talán Theia alakította a Holdot, de Theia egy olyan anyagból állt, amely majdnem azonos a földdel. Alternatív megoldásként az ütközési folyamat mindent összekevert, az egyes darabokat és a folyadékokat homogenizálva a tortán, amelyet ezután részekre vágtak. Ebben az esetben az ütközésnek rendkívül erőteljesnek kellett lennie, vagy többnek is kellett lennie. A harmadik magyarázat megkérdőjelezi a bolygók megértését. Lehet, hogy a Föld és a Hold, amiben ma vagyunk, furcsa metamorfózisokon és vad orbitális táncokon ment keresztül, amelyek radikálisan megváltoztatták forgásukat és jövőjukat.
Promóciós videó:
Rossz hír Teia számára
Ahhoz, hogy megértsük, mi történt a Föld legfontosabb napján, meg kell kezdenie a Naprendszer fiatalságának megértését. Négy és fél milliárd évvel ezelőtt a Napot fánk alakú törmelék forró felhő veszi körül. A csillagok az újszülött nap körül forogtak, hűtve és az évek során összeolvadva egy olyan folyamatban, amelyet még nem értünk teljesen. Először csomókba, majd síkbeli mintákba, majd bolygókba. Ezek a szilárd anyagok merevek voltak, gyakran összeütköztek, elpárologtak és újra megjelentek. A hihetetlenül kemény csillagbiliárdban kovácsolták meg a Földet és a Holdot.
A mai hold megszerzéséhez, méretével, forgatásával és a Földtől való távolodásának sebességével, a legjobb számítógépes modelljeink azt mondják, hogy bármi is ütközzön a Földdel, annak a Mars méretének kell lennie. Bármely többé-kevésbé olyan rendszert hozna létre, amely sokkal nagyobb szöglettel jár, mint megfigyeljük. Egy nagyobb lövedék túl sok vasat dobna a Föld körüli pályára, és sokkal gazdagabb holdt produkál a vasban, mint amit megfigyeltünk.
A 76536 troktolit és más kőzetek első geokémiai vizsgálata alátámasztotta ezt a történetet. Megmutatták, hogy a holdi sziklák a magma holdi óceánjában születtek, amely viszont óriási ütközésekből származhat. A troktolit az olvadt tengerben úszó, mint egy jéghegy Antarktiszon. Ezen fizikai korlátozások alapján a tudósok úgy döntöttek, hogy a Hold Theia maradványaiból készül. De van egy probléma.
Térjünk vissza a fiatal naprendszerhez. A szilárd világok összecsapása és elpárologtatása után tartalmaik összekeveredtek, végül külön régiókba rendeződtek. A Nap közelében, ahol melegebb volt, a könnyebb elemek nagyobb valószínűséggel felmelegedtek és elmenekültek, így túl sok nehéz izotóp maradt (az elemek variációi extra neutronokkal). A Naptól távolabb a sziklák több vizet tudtak visszatartani, és könnyebb izotópok maradtak. Ezért egy tudós megvizsgálhatja az izotópok keverékét annak meghatározása érdekében, hogy a Naprendszer melyik részében jelent meg, ugyanúgy, ahogyan az akcentus elárulja az ember hazáját.
Ezek a különbségek annyira hangsúlyosak, hogy a bolygók és a meteoritok típusainak osztályozására szolgálnak. A Mars annyira különbözik például a Földtől, hogy meteoritjait három különféle oxigénizotóp arányának egyszerű megmérésével lehet azonosítani.
2001-ben a fejlett tömegspektrometriás technikák alkalmazásával a svájci tudósok újra megvizsgálták a 76536 troktolitot és más holdmintákat. Kiderült, hogy oxigén izotópjai megkülönböztethetetlenek a Földön találhatókatól. A geokémikusok azóta megvizsgálták a titánt, a volfrámot, a krómot, a rubidiumot, a káliumot és más nem szokásos fémeket a Földön - és mindegyikük nagyjából azonos volt.
Ez rossz hír Teia számára. Ha a Mars annyira különbözik a Földtől, Theia-nak és ezért a Holdnak is különböznie kell. Ha ezek azonosak, ez azt jelenti, hogy a holdnak a Föld olvadt darabjaiból kellett volna képződnie. Kiderült, hogy az Apollo által összegyűjtött sziklák közvetlenül ellentmondnak a fizika állításának.
"A kanonikus modell súlyos válságban van" - mondta Sarah Stewart, a davisi Kaliforniai Egyetem bolygótudósa. "Még nem ölték meg teljesen, de jelenlegi állapota az, hogy nem dolgozik."
Gőz holdja
Stewart megpróbálta átgondolni ennek a problémanak a fizikai korlátait - egy meghatározott méretű ütköző test szükségességét, amely meghatározott sebességgel mozog - az új geokémiai bizonyítékok hátterében. 2012-ben ő és Matiya Zhuk, most a SETI Intézetben, új fizikai modellt javasoltak a hold kialakulásához. Azt állították, hogy a fiatal Föld egy forgó dervis, akinek a nap két-három órán át tartott, amikor Theia elütötte. Az ütközés egy korongot eredményezett a Föld körül - mint a Szaturnusz gyűrűje -, de ez csak 24 órán át tartott. Végül a korong lehűlt és megszilárdult, hogy holdvá váljon.
A szuperszámítógépek nem elég nagyok ahhoz, hogy teljes mértékben szimulálják ezt a folyamatot, de bebizonyították, hogy egy ilyen gyorsan forgó világba ütköző lövedék le tud vágni elegendő Földet, teljesen elpusztíthatja Theiát, és mindkettőből elegendő bőrt kaparhat le, hogy Holdot és Földet hozzon létre ugyanazon izotópos arányokkal. Mint egy fazekas a fazekaskorongon.
Ahhoz, hogy a gyorsan forgó Föld magyarázata helyes legyen, szükség van valami másra is, amely a bolygó forgási sebességét a jelenlegi állapotába lassítja. Stewart és Chuck 2012. évi tanulmányában azzal érvelt, hogy bizonyos orbitális-rezonancia-interakciókhoz a Földnek szögmozgást kellett volna átadnia a Napnak. Később Jack Wisdom a Massachusetts Institute of Technology-ból számos alternatív forgatókönyvet javasolt a szögmozgás kinyerésére a Föld-Hold rendszerből.
A magyarázatok egyike sem volt kielégítő. A 2012-es modellek soha nem voltak képesek magyarázni a hold pályáját vagy kémiai tulajdonságait - mondja Stewart. Így tavaly Simon Locke, az akkori harvardi diplomás és Stuart hallgató bemutatott egy frissített modellt, amely egy korábban még nem látott bolygószerkezetet javasolt.
Véleménye szerint a Föld és Teia minden darabja elpárolgott, és vastag fánk formájában duzzadt, duzzadt felhő alakult ki. A felhő olyan gyorsan forogott, hogy elért egy pontot, az úgynevezett együttforgási határértéket. A felhő ezen külső szélén a párolgott kőzet olyan gyorsan körözött, hogy a felhő új szerkezetet kapott, egy vastag koronggal körözve a belső régiót. Fontos szempont, hogy a lemezt nem választottuk el a központi régiótól ugyanúgy, mint a Szaturnusz gyűrűi.
A szerkezet körülményei leírhatatlanul pokoliak; nincs felület, ehelyett az olvadt kőzet felhői, a felhő minden egyes területe az olvadt kőzet esőcseppeit képezi. A holdak ebben a gőzben növekedtek - mondta Locke, mielőtt a gőz végül lehűlt és a Föld-Hold rendszer mögött hagyta.
Figyelembe véve a szerkezet szokatlan jellemzőit, Locke és Stewart úgy érezte, hogy új nevet érdemel. Kipróbálták több változatot, mielőtt eljutottak a „szintetikához”, amely a görög „bűn” előtagot „együttesen” és „Hestia istennőnek” használja, amely az otthont, a kandallót és az építészetet képviseli. Ez a szó "összekapcsolt szerkezetet" jelent Stewart szerint.
- Nem gondolod, hogy ezek a testek. És nem úgy néznek ki, ahogy gondoltad."
Májusban Locke és Stewart publikált egy könyvet a szinesztézia fizikájáról; a holdi szinesztéziával kapcsolatos munkájuk még függőben van. Egy bolygókonferencián mutatták be, és azt mondták, hogy kollégáik érdeklődtek, ám alig értek egyet az elképzeléssel. Talán azért, mert a szinesztika csak ötlet marad; ellentétben a gyűrűs bolygókkal, amelyek sok a Naprendszerben, és a protoplanetáris korongokkal, amelyek sok az univerzumban, senki sem látott egyetlenet sem.
De ez egy szórakoztató módja annak, hogy megmagyarázza Holdunk sajátosságait, amikor a modelljeink nem működnek.
Tíz hold
A Naprendszer természetes műholdjai közül a föld holdja lehet a legcsodálatosabb, magánya miatt. A higanynak és a Vénusznak nincs természetes műholda, részben a Nap közelsége miatt, amelynek gravitációs hatása instabilvá teszi a műholdak pályáit. A Marsnak apró Phobos és Deimos van, amelyeket egyesek szerint aszteroidák fognak el; mások a Mars felé eső nagy testek mellett szólnak. A gáz óriásoknak sok műholdja van, mind kemény, mind puha.
Ezektől a műholdaktól eltérően a Föld műholdas szintén kiemelkedik méretének és fizikai terhelésének. A hold a Föld tömegének kevesebb, mint 1% -át teszi ki, a külső bolygók műholdainak teljes tömege pedig szüleik kevesebb, mint 1/10% -át teszi ki. Ennél is fontosabb, hogy a Hold a Föld rendszer szögletének 80% -át adja -
Hold. Más szavakkal, a Hold a teljes rendszer mozgásának 80% -áért felelős. A külső bolygók esetében ez az érték kevesebb, mint 1%.
Talán Luna nem mindig hordozta ezt a terhet. A műhold arca a súlyos bombázások jeleit mutatja; akkor miért kellene azt feltételezni, hogy csak egy csapással alakult ki a hold a földből? Raluka Rufu, az izraeli Weizman Kutatóintézet bolygó tudósának szerint a hold sok ütközés során kialakult.
A múlt télen megjelent cikkben azt állította, hogy a Föld műholdasa valószínűleg nem eredeti. Ehelyett ezer darab - legalább tíz darab - gyűjteményévé vált számításai alapján. A lövedékek különböző szögekben és eltérő sebességgel repültek a Föld felé, és olyan korongokat képeztek, amelyek "holdok törmelékévé" összeolvadtak, végül elvakítva a ma ismert holdot.
A bolygó tudósai tudomásul vették munkáját. Robin Canup, a Southwest Research Institute holdkutatója és a holdképződés elméleteinek szakértője szerint az elméletet érdemes megfontolni. További kutatásokra van szükség. Rufu nem biztos abban, hogy a törmelék ugyanabba az irányba mozdult-e, ahogy a hold állandóan ugyanabba az irányba néz. Ha igen, hogyan tudtak volna egybeolvadni? Ezt még látni kell.
Eközben mások a Föld és a Hold hasonlóságainak egy másik magyarázatához fordultak, amelyre nagyon egyszerű válasz adható. Az új fizikai modellek - és az új fizika - a szintetikusoktól a holdi övekig ellentmondásosak lehetnek. A Hold talán csak a Földhez hasonló, mert Theia hasonló volt.
Azonos
A hold nem az egyetlen "földi" dolog a Naprendszerben. A sziklák, mint például a 76536 troktolit, ugyanolyan oxigénizotóp-arányú, mint a szárazföldi kőzetek, valamint az aszteroidák csoportjai - az enstatit-chritritek. Ezeknek az aszteroidáknak az oxigén izotópjai hasonlóak a Földön lévõkhöz - mondja Miriam Telus, a kozmochemikus, aki meteoritokat tanulmányoz a washingtoni Carnegie Intézetben. "Az egyik érv az, hogy a lemez forró területein alakultak ki, amelyek lehetnek közelebb a naphoz" - mondja. Lehet, hogy a Föld közelében alakultak ki.
Ezeknek a szikláknak a némelyike összegyűlt, hogy megteremtse a Földet; mások Theiát alkottak. Az Enstatit chondritok olyan maradék kőzetek, amelyeket még soha nem gyűjtöttek vagy tettek olyan nagyra, hogy köpenyt, magot és teljesen kialakult bolygót képezzenek.
Januárban Nicholas Daufas, a Chicagói Egyetem geofizikusa kijelentette, hogy a Földré vált kőzetek többsége enstatit típusú meteoritok volt. Azt állította, hogy mindent, ami egy régióban kialakul, begyűjtik tőlük. A bolygóépítésre ugyanazokat a vegyes anyagokat használták fel, mint amelyeket most a Földön és a Holdon találunk; ugyanúgy néznek ki, mert ugyanazok. A Holdot alkotó óriástest valószínűleg izotopikus összetételű volt, mint a Földé.
David Stevenson, a kaliforniai Technológiai Intézet bolygó tudós, aki Theia hipotézisének 1974-es bemutatása óta vizsgálta a hold eredetét, azt mondja, hogy ezt a munkát az elmúlt év vitatásainak legfontosabb hozzájárulásának tekinti. Mivel egy olyan problémára összpontosít, amelyet a geokémikusok évtizedek óta próbálnak megoldani.
"Ez egy okos történet arról, hogyan kell megnézni azokat a különféle elemeket, amelyek a Föld felé hatnak" - mondja Stevenson.
De nem mindenki ért egyet ezzel. Kérdések maradnak az elemek izotopikus arányairól, például a volfrámról - jegyzi meg Stewart. A volfrám-182 a hafnium-182-ből származik, így a volfrám és a hafnium aránya úgy működik, mint egy óra, hogy meghatározzák egy adott kőzet korát. Ha az egyik kő több volfrám-182-vel rendelkezik, mint egy másik, akkor biztonságosan mondhatjuk, hogy a volfrámban gazdag kőzet korábban képződött. De a legpontosabb mérések azt mutatják, hogy a volfrám és a hafnium aránya azonos a Földön és a Holdon. Két testnek különleges körülmények között kellett lennie, hogy ez megtörténjen.
A Quanta anyagain alapul
Ilya Khel