Noin 4,5 miljardia vuotta sitten Marsin kokoinen esine törmäsi vasta muodostuneeseen maapalloon aiheuttaen valtavan räjähdyksen. Uskotaan, että tämä esine ei vain sulautunut maapalloon, vaan heitti myös osan aineesta, josta tuli kuu.
Tämä tarina tunnetaan jättimäisenä törmäyshypoteesina; Marsin kokoista esinettä kutsutaan Theaksi; ja nyt tutkijat uskovat löytäneensä Thea-jälkiä kuulta.
Jättimäinen törmäyshypoteesi on ollut suositeltava malli kuun muodostumisen selittämiseksi monien vuosien ajan.
“Tämä malli pystyi ottamaan huomioon äskettäiset havainnot Apollo-tehtävien palauttamista näytteistä, jotka sisälsivät kuun matalan rautapitoisuuden suhteessa maapalloon”, New Mexico -yliopiston tutkijat kirjoittivat paperissaan.
Mallit ennustivat, että noin 70-90 prosenttia kuusta uudistettaisiin Thea. Apollo-astronauttien keräämien kuunäytteiden happi-isotoopit olivat kuitenkin hyvin samankaltaisia kuin maan hapen isotoopit – ja hyvin erilaiset kuin muiden aurinkokunnan esineiden happi-isotoopit.
Yksi mahdollinen selitys on, että Earthilla ja Thealla oli samanlaisia sävellyksiä. Toiseksi iskun aikana kaikki sekoitettiin, mikä on simulointitietojen mukaan epätodennäköistä.
Thean mahdollisuudet saada samanlainen koostumus kuin Maan ovat myös todella pienet. Tämä tarkoittaa, että jos kuu on ensisijaisesti Thea, sen happi-isotooppien on oltava erilaisia kuin maapallon happi-isotoopit.
Tämä läheinen samankaltaisuus oli jättiläisten törmäyshypoteesin suurin ongelma. Vuosien mittaan tutkijat ovat julkaisseet useita artikkeleita yrittäen selittää tämän.
Täältä tuli idea, että Thea sulautui maahan. Toisessa tutkimuksessa ehdotettiin, että törmäys tuotti pölypilven, joka muuttui sitten maaksi ja kuuksi. On spekuloitu, että ehkä Thea ja Earth muodostuivat hyvin lähellä toisiaan.
Tutkija Eric Kano ja hänen kollegansa valitsivat eri reitin: kuunäytteiden huolellisen uudelleenanalyysin.
He saivat useita näytteitä erityyppisistä kivistä, jotka oli kerätty Kuulle – sekä korkeaa että matalaa titaania kuukivestä; anorttosiitit ylängöltä ja noriitit syvyydestä, kohonnut prosessin aikana, jota kutsutaan kuun vaipan käänteeksi; ja tulivuoren lasia.
Uutta analyysiä varten tutkimusryhmä muutti standardia isotooppianalyysitekniikkaa saadakseen erittäin tarkat happi-isotooppimittaukset. Ja he löysivät jotain uutta: tämä happi-isotooppikoostumus vaihteli tutkittavan kalliotyypin mukaan.
“Näytämme”, he kirjoittivat paperissaan, “että menetelmä kuun isotooppien keskiarvoistamiseksi, vaikka jätetään huomioimatta litologiset erot, ei anna tarkkaa kuvaa maan ja kuun eroista.”
Tutkijat havaitsivat, että mitä syvempi kivinäytteen alkuperä on, sitä raskaampia happi-isotooppeja on kuin maapallolla.
Tämä ero voidaan selittää, jos iskujen aikana vain kuun ulkopinta murskataan ja sekoitetaan, mikä johtaa samankaltaisuuteen maapallon kanssa. Mutta syvällä kuun sisällä Thean osat pysyvät suhteellisen ehjinä, ja sen happi-isotoopit ovat pysyneet lähempänä alkuperäistä tilaa.
Tutkimuksessa väitetään, että tämä on melko tarkka todiste siitä, että Thea on voinut muodostua edelleen aurinkokunnassa ja siirtynyt sisäänpäin ennen kuuta luovan suuren törmäyksen.
“Ilmeisesti Thean erillinen happi-isotooppikoostumus ei hävinnyt kokonaan homogenoitumisen seurauksena jättiläismäisen törmäyksen aikana”, tutkijat päättelivät.
“Näin ollen tämä tulos poistaa tarpeen jättimäisistä iskumalleista sisällyttää mekanismi hapen isotooppien täydelliseen homogenointiin kahden ruumiin välillä ja tarjoaa perustan kuun muodostumisen tulevalle mallinnukselle.”
Tutkimus julkaistiin Nature Geoscience -lehdessä.
Lähteet: Valokuva: (Mark Garlick / Science Photo Library / Getty Images)
