science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Hoe oud is onze maan?

Rechterkant van de maan. Krediet:NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio

De meeste wetenschappers zijn het erover eens dat de aarde vrijwel altijd haar maan heeft gehad. Details van de samenstelling van de maan (met name het "isotopische mengsel" van zwaardere en lichtere versies van verschillende elementen) lijken te veel op die van de aarde om vanaf een afgelegen plek te zijn vastgelegd. Echter, sommige compositiedetails verschillen genoeg om het idee uit te sluiten dat de maan gewoon een stuk van de aarde is dat is losgebroken.

De details van hoe de maan werd gevormd, en wanneer, al lang ter discussie. Nu werpen twee nieuwe onderzoeken een nieuw licht op het proces - zelfs een datum vastpinnen.

Al meer dan 30 jaar, de heersende opvatting over de vorming van onze maan is de "gigantische impacthypothese". De voorlopers van de huidige vier rotsplaneten – Mercurius, Venus, Aarde en Mars - lijken tientallen kleinere lichamen te zijn geweest die bekend staan ​​​​als "planetaire embryo's". Volgens de gigantische impacthypothese, onze maan werd gevormd als het resultaat van de laatste van een reeks "gigantische impact"-fusies tussen planetaire embryo's die uiteindelijk de aarde vormden. Bij deze laatste botsing één embryo was bijna ter grootte van de aarde en de andere ongeveer ter grootte van Mars. Het samengevoegde lichaam dat hieruit voortkwam, werd de aarde. Puin dat door de impact naar buiten werd geslingerd, waarvan de meeste afkomstig waren uit het rotsachtige deel van het kleinere lichaam, verzameld in een baan om de maan te worden.

Maar hoe snel is dit allemaal gebeurd? Gelukkig, de supernova-explosie waarvan wordt gedacht dat deze de impuls heeft gegeven aan onze lokale wolk van gas en stof om samen te trekken - en zo de zon en zijn planeten te vormen - bezaaide de wolk met nieuw gevormde isotopen van radioactieve elementen. Omdat elk met een andere snelheid vervalt tot een stabiele isotoop, deze bieden een uitstekende reeks klokken voor het timen van de verschillende gebeurtenissen.

Op deze basis, algemeen wordt aangenomen dat de geboorte van het zonnestelsel bijna 4,57 miljard jaar geleden heeft plaatsgevonden. Wetenschappers hebben lang gedebatteerd hoe lang nadat de maanvormende impact van deze aarde plaatsvond. De "late school" was 150-200 miljoen jaar later favoriet, terwijl de "vroege school" de voorkeur gaf aan een datum minder dan ongeveer 100 miljoen jaar na de oorsprong.

Nu suggereert een nieuwe studie dat het inderdaad een zeer vroege datum was, niet meer dan 60 miljoen jaar na de geboorte van het zonnestelsel. Het team erachter, geleid door Melanie Barboni van de Universiteit van Californië, Los Angeles, analyseerden zirkoonkristallen uit monsters van oude maankorst verzameld door Apollo 14. Ze stellen dat de verhouding tussen twee isotopen van de zeldzame, zirkonium-achtig element hafnium (Hf-176 en Hf-177 - de laatste heeft één neutron meer in de kern dan de eerste) kan alleen worden verklaard als de magma-oceaan die de nieuw gevormde maan bedekte al 4,51 miljard jaar geleden was gestold .

Dit laat, hoogstens, slechts 60 miljoen jaar tussen het ontstaan ​​van het zonnestelsel en het stollen van de eerste maankorst - waarvan het spoor te lezen is in die zirkoonkristallen.

Een elektronenmicroscoopbeeld van een van de kleine zirkoonkorrels die werden gebruikt om de vroege vorming van de maankorst te dateren. Krediet:Melanie Barboni via Advances.sciencemag.org

Afgezet tegen de totale leeftijd van het zonnestelsel, 60 miljoen jaar om van een wolk van gas en stof rond de jonge zon naar een volledig gevormde aarde met zijn eigen grote maan te gaan, lijkt misschien onhaalbaar kort. Echter, het is lang genoeg – 60 miljoen jaar geleden, Groot-Brittannië en Groenland waren nog steeds met elkaar verbonden, zonder tussenliggende Atlantische oceaan (en IJsland bestond helemaal niet). En lichamen in de ruimte bewegen veel sneller dan de langzaam kruipende continenten van de aarde.

In plaats daarvan een reeks effecten?

In de tussentijd, een niet-gerelateerde studie in Natuur Geowetenschappen , ook net gepubliceerd, beweert dat de gigantische impact-hypothese gebrekkig is. Een Israëlisch team gebruikte geavanceerde computermodellen, genaamd "afgevlakte deeltjes hydrodynamica", en concludeerde dat het voor zo'n gebeurtenis bijna onmogelijk zou zijn om een ​​puinschijf rond de aarde te produceren met de nodige hoeveelheid impulsmoment (rotatie-energie opgesloten in orbitale beweging en spin) om uiteindelijk een stabiele maan te vormen.

Apollo 14-astronaut Al Bean verzamelt monsters in de regio waar het bewijs van zeer vroege maankorstvorming vandaan komt. Krediet:NASA, AS14-68-9405

In plaats daarvan, ze ontdekten dat een meer haalbare manier om de maan te vormen het eindresultaat is van een reeks van ongeveer 20 botsingen van planetaire embryo's ter grootte van Mars tot maan op het lichaam dat later de aarde werd. Elke botsing leverde een puinring op die spoedig zou samensmelten tot een kleine maan. Maar getijden zouden ervoor zorgen dat elke opeenvolgende maan naar buiten migreert, zodat ze zouden botsen en met elkaar zouden versmelten tot de grotere maan die we vandaag kennen.

Zijn de twee onderzoeken tegenstrijdig? Ik denk het niet. Als het multiple-impactmodel correct is, dan zou de limiet van 60 miljoen jaar voor de vorming van de maan na de geboorte van het zonnestelsel nog steeds het einde kunnen dateren, of bijna het einde, van de opeenvolging van maanfusies.

Hoe de maan gevormd kan zijn door een reeks botsingen. Krediet:Raluca Rufu, et al. / Natuur Geowetenschappen

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.