Zapewne wszyscy dobrze znacie Teorię Wielkiego Wybuchu, jednak czy słyszeliście kiedykolwiek o Teorii Wielkiego Zderzenia? To obecnie najpopularniejsza w środowisku naukowym hipoteza wyjaśniająca historię powstania naszego jedynego naturalnego satelity – Księżyca. Według niej powstał on w wyniku potężnego zderzenia młodej Ziemi z inną protoplanetą, która pod wpływem ogromnej energii wytworzonej podczas kolizji dosłownie stopiła się, by zaledwie sto lat później stać się znanym nam dzisiaj Srebrnym Globem.

Najnowsze badania szwajcarskich naukowców, którzy przeanalizowali skład skał bazaltowych z Księżyca stanowią kolejny dowód na słuszność tej teorii. Co tym razem udało się odkryć badaczom i co z innymi teoriami o powstaniu naszego satelity?

Na przestrzeni lat powstało kilka teorii wyjaśniających powstanie naszego satelity. Najwcześniejsze z nich zakładały, że to fragment Ziemi, który na skutek siły odśrodkowej oderwał się od niej pozostawiając po sobie dziurę, którą obecnie nazywamy Oceanem Spokojnym. Na słuszność tej teorii znalazłoby się kilka dowodów, jednak zdecydowana większość jej przeczy. Późniejsze hipotezy sugerowały, że Księżyc powstał w bardziej odległej części Układu Słonecznego i został przechwycony przez przyciąganie grawitacyjne Ziemi, ale i tutaj niemal bliźniacze podobieństwo składów obu ciał nie pozwala na uznanie tej teorii za prawdziwą. 

 

Najwięcej zwolenników w świecie nauki ma obecnie opracowana w latach siedemdziesiątych teoria Wielkiego Zderzenia a szczegółowe badania z roku na rok przynoszą coraz więcej dowodów, dzięki którym możemy już z całkiem sporą precyzją opisać krok po kroku cały proces powstawania Księżyca. Wszystko zaczęło się ponad cztery i pół miliarda lat temu, kiedy Układ Słoneczny dopiero formował się z chaosu szalejącej materii. Kiedy proto-Ziemia miała zaledwie trzydzieści cztery miliony lat a na jej powierzchni nie było jeszcze ani śladu życia, pędząca z prędkością czterech kilometrów na sekundę protoplaneta wielkości Marsa uderzyła w Ziemię powodując największą kolizję w historii naszej planety. 

Najnowsze filmy

Sprawczynią całego zdarzenia była Thea – protoplaneta nazwana imieniem matki bogini księżyca – Selene, pochodzącym z greckiej mitologii. Jak pokazują symulacje komputerowe, Thea utworzyła się w punkcie libracyjnym Ziemi i przez pewien czas krążyła po tej samej orbicie odchylonej od naszej planety o około sześćdziesiąt stopni. Kiedy wraz ze stopniową akrecją masy stała się zbyt duża, aby utrzymać stałe położenie względem Ziemi, odległość kątowa między dwiema planetami zaczęła podlegać coraz większym oscylacjom, aż nastąpiło zderzenie. Według badaczy NASA, energia tego zderzenia była aż sto milionów razy większa niż ta, która bezpowrotnie zakończyła erę dinozaurów. Thea uderzyła w Ziemię pod kątem czterdziestu pięciu stopni, ulegając całkowitemu zniszczeniu oraz wyrzucając większość swojej masy i znaczną część masy płaszcza Ziemi w kosmos.  Zderzenie było tak silne, że na zawsze zmieniło pierwotny okres obrotu i nachylenie osi proto-Ziemi. Prawdopodobnie właśnie dzięki temu zachodzi zjawisko pór roku, a życie, które znamy mogło w ogóle zaistnieć. W środowisku naukowym funkcjonuje bowiem pogląd, że gdyby nie zmiany wywołane przez zderzenie z Theą, niesprzyjający klimat na Ziemi nie pozwoliłby na powstanie życia. 

 

Według ekspertów, około dwa procent masy Thei wyrzuconej w przestrzeń podczas kolizji utworzyło orbitujący wokół Ziemi pierścień materii, a siła grawitacji sprawiła, że wirujące fragmenty skalne zderzały się ze sobą przez około sto lat od zderzenia, by w końcu utworzyć znany nam dzisiaj Księżyc. Dowodem słuszności tej teorii ma być między innymi obecność mórz księżycowych, czyli ogromnych obszarów zestalonej magmy znajdujących się po widocznej stronie Księżyca. Zdaniem naukowców to właśnie rezultat zderzenia z Theą. Podczas badań nad strukturą Ziemi odkryli też, że w jej wnętrzu znajdują się dwa zagadkowe obszary nazywane superpióropuszami lub wielkimi prowincjami obniżonej prędkości fal poprzecznych. Jeden z tych obszarów znajduje się pod Afryką Zachodnią, drugi zaś pod Oceanem Spokojnym. Te skupiska gęstych skał mają około tysiąca kilometrów grubości i rozciągają się na tysiące kilometrów. Badacze z Arizona State University uważają, że te formacje są kawałkami pozostałymi po Thei.

Przejdźmy teraz do wyników najnowszych badań, które mają ostatecznie potwierdzić założenia Teorii Wielkiego Zderzenia. W ostatnim czasie naukowcy z Politechniki Federalnej w Zurychu odkryli jednoznaczny dowód na obecność gazów szlachetnych pochodzących z płaszcza Ziemi w skałach księżycowych. W ramach pracy nad doktoratem Patrizia Will przeanalizowała pozyskane od NASA próbki meteorytów znalezionych na Antarktydzie. Bazaltowe skały powstałe w wyniku szybkiego schłodzenia się magmy wypłynęły z wnętrza tworzącego się Księżyca i spadły na Ziemię, gdzie były dobrze chronione przed promieniowaniem kosmicznym i wiatrem słonecznym. Will i jej zespół mieli do dyspozycji najczulszy na świecie spektrometr zdolny do wykrycia nawet minimalnych ilości helu i neonu, dzięki czemu mogli z dużą pewnością wykluczyć pozaziemskie pochodzenie tych gazów. Jak wynika z ich analizy, jedynym źródłem tych gazów mógł być płaszcz Ziemi, wyrzucony w przestrzeń podczas kolizji z Theą. Teraz badacze będą poszukiwać także trudniejszych do zidentyfikowania gazów jak ksenon i krypton. Ta wiedza pozwoli geochemikom i geofizykom na udoskonalenie modeli pokazujących, w jaki sposób formowały się planety w Układzie Słonecznym a nawet poza nim. 

Patronite

Patronite

Zostań Patronem Astrofazy! Pomóż rozwijać projekt i zyskaj dostęp do bonusowych treści!

Wcześniejsze badania z dwa tysiące dwudziestego roku [opublikowane w magazynie naukowym Nature Geoscience] rzucają światło na to, dlaczego składy Ziemi i Księżyca są tak podobne a jednak różne. Badacze, którzy analizowali próbki pozyskane z misji Apollo ustalili na podstawie znalezionych izotopów tlenu, że skały pobrane z płaszcza księżyca, znajdującego się pod skorupą, były zdecydowanie cięższe niż te ziemskie a ich skład izotopowy odpowiada przewidywanemu składowi Thei. Większość modeli zakłada, że od sześćdziesięciu do osiemdziesięciu procent naszego satelity powinno pochodzić z materii proto-planety, jednak część próbek temu zaprzecza. Prawdopodobnie wynika to właśnie z procesu formowania się Księżyca w wysokiej temperaturze powstałej na skutek zderzenia, która stopiła większą część wyrzuconej masy a lotne związki w niej zawarte uciekły w przestrzeń kosmiczną, tworząc rozbieżność w składach analizowanych próbek.

Jak więc widzicie, badania nad najbliższym nam ciałem niebieskim wcale nie są tak proste, jak mogłoby się wydawać. Pomimo wielu lat analiz i ogromu dostępnych próbek, wciąż nie ma stuprocentowej pewności, jak właściwie doszło do uformowania się naszego satelity. Teoria Wielkiego Zderzenia, choć dominująca, pozostawia pewne luki, które być może wkrótce uda się wyjaśnić, dzięki kolejnym misjom badawczym na Księżycu. 

Źródła: