De meeste mensen komen rubidium alleen tegen als de paarse kleur in vuurwerk, maar het obscure metaal heeft twee wetenschappers van de Universiteit van Chicago geholpen om een ​​theorie voor te stellen over hoe de maan gevormd kan zijn.

Uitgevoerd in het lab van Prof. Nicolas Dauphas, wiens baanbrekende onderzoek de isotopische samenstelling van gesteenten van de aarde en de maan bestudeert, de nieuwe studie mat rubidium in beide planetaire lichamen en creëerde een nieuw model om de verschillen te verklaren. De doorbraak onthult nieuwe inzichten in een raadsel over de vorming van de maan dat het veld van de maanwetenschap het afgelopen decennium in zijn greep heeft gehouden, bekend als de 'maan-isotopencrisis'.

Deze crisis begon toen nieuwe testmethoden onthulden dat aarde- en maangesteenten opvallend vergelijkbare niveaus van sommige isotopen hebben, maar heel verschillende niveaus van anderen. Dit verwart beide belangrijke scenario's voor hoe de maan werd gevormd:een daarvan is dat een gigantisch object de aarde insloeg en een stuk meenam op weg om de maan te worden (in welk geval de maan een duidelijk andere samenstelling zou moeten hebben, meestal het vreemde voorwerp); en de andere is dat dit object de aarde vernietigde, en de twee hemellichamen werden uiteindelijk gevormd uit de resulterende gruis (in welk geval de twee samenstellingen vrijwel identiek zouden moeten zijn).

"Er ontbreekt daar duidelijk iets, " zei Nicole Nie, eerste auteur van de studie, onlangs gepubliceerd in Astrofysische journaalbrieven . Een voormalig afgestudeerde student in Dauphas' lab, Nie is nu bij de Carnegie Institution for Science.

Om verschillende theorieën te testen, Dauphas' lab heeft een verzameling maanstenen in bruikleen van NASA, (die elke Apollo-missie vertegenwoordigt die monsters heeft teruggevonden). Nie bedacht een rigoureuze manier om de isotopen van rubidium te meten - een element dat nog nooit precies was gemeten in maanstenen omdat het zo moeilijk te isoleren is uit kalium. die chemisch zeer vergelijkbaar is.

Rubidium behoort tot een familie van elementen die consequent verschijnt met verschillende verhoudingen van isotopen op de maan in vergelijking met de aarde. Toen Nie de maanstenen bekeek, ze ontdekte dat ze in feite minder lichte isotopen van rubidium bevatten en meer zware dan aardrotsen.

"Er was echt geen kader voor hoe dit verschil tot stand kwam, "Dauphas zei, een professor in de afdeling Geofysische Wetenschappen. "Dus hebben we besloten er een te maken."

Ze gingen uit van het idee dat zowel de aarde als het gigantische object na de inslag verdampt waren. In dit scenario, een massa die de aarde zal worden, vloeit langzaam samen, en er vormt zich een buitenste ring van puin omheen. Het is nog zo warm, bijna 6, 000 graden Fahrenheit, dat deze ring waarschijnlijk een luchtige buitenste damplaag is die een kern van vloeibaar magma omgeeft.

Overuren, Nie en Dauphas vermoeden, de lichtere isotopen van elementen zoals rubidium verdampen gemakkelijker. Deze condenseren op de aarde, terwijl de rest van de zwaardere isotopen die in de ring zijn achtergelaten uiteindelijk de maan vormen.

Dit vertelde hen meer over hoe de vroege maan en de aarde eruit zouden hebben gezien. Omdat ze precies weten hoeveel meer van de lichtere isotopen verdampt, ze werkten achteruit om erachter te komen hoe verzadigd de damplaag zou zijn geweest - hoe meer verzadigd, hoe langzamer de verdamping. (Denk aan uw wasgoed proberen te drogen op een zeer vochtige dag in de tropen, versus een droge dag in de woestijn.)

Dit is handig omdat de exacte kenmerken van deze vroege fase moeilijk vast te stellen zijn. De resultaten passen ook mooi bij eerdere metingen van andere isotopen in maanstenen, zoals kalium, koper en zink. "Ons nieuwe scenario kan de maanuitputting van niet alleen rubidium kwantitatief verklaren, maar ook de meest vluchtige elementen, ' zei Nien.

De studie is een lang noodzakelijke stap om de lijnen tussen isotopenmetingen en fysieke modellen van de protoplanetaire lichamen te verbinden, zei Dauphas.

"Dit was een link die ontbrak, en we hopen dat het zal helpen om de scenario's voor vroege maan- en aardevorming in de toekomst te beperken, " hij zei.