A legújabb kutatási eredmények eldönthetik a Föld és kísérője keletkezéséről folytatott több évtizedes tudományos vitát.
hirdetés
Minden korábbinál pontosabban sikerült megmérni a Föld és a Hold kőzeteinek izotópos ujjlenyomatát, megdöntve a bolygónk és kísérője keletkezéséről szóló közkeletű elméletek egyikét.
A St. Louis-i Washington Egyetem és a Harvard geokémikusai tudományos áttörésről számoltak be a két égitest kőzeteiben található káliumizotópok vizsgálatában: a Nature-ben publikált tanulmányukkal végérvényesen eldönthetnek egy régi tudományos vitát.
Korábban a két égitest kőzeteinek a kutatása akadályokba ütközött, a kálium-izotópok eloszlásának vizsgálata ugyanis sokáig meghaladta a legmodernebb műszerek felbontóképességét. Ezért is maradhatott homályban, pontosan miként ment végbe az a kozmikus robbanás, amelynek a Hold létrejöttét, végső soron pedig a földi élet kialakulását is köszönhetjük. Kun Wang és Stein Jacobsen 2015-ben kidolgozott egy olyan technikát, amely segítségével a korábbinál tízszer precízebben vizsgálhatták az izotópok eloszlását.
A két geokémikus azt próbálta tisztázni, hogy az ősi Földet egy kisebb becsapódás érte (amely következtében egy kőzetgyűrű keletkezett a két égitest romjaiból) vagy egy hatalmas, nagy energiájú robbanás, amely szinte teljesen elpusztította nemcsak a becsapódó égitestet, de vele együtt a Föld nagy részét is. Utóbbi modell szerint egy gigantikus anyagfelhő keletkezhetett, ebből lett a Hold.
Az izotópos vizsgálatok az utóbbi modellt igazolták.
„Eredményeink jelentik az első kézzelfogható bizonyítékot, hogy a becsapódás javarészt elporlasztotta a Földet"
- nyilatkozta az Earth and Planetary Sciences szaklapnak Wang professzor.
hirdetés
Fantáziarajz a Föld és egy Mars méretű égitest ütközéséről
A tanulmányt szemléző Phys.org felidézi, hogy a hetvenes években két asztrofizikus csoport egymástól függetlenül arra a következtetésre jutott, hogy a Hold egy Mars-méretű égitest és az ősi Föld ütközésének eredményeként keletkezhetett. Az akkori szimulációk azt mutatták, hogy a becsapódáskor kilökődött anyag – amelyből a Hold létrejött – 60-80 százalékban a becsapódó égitestből származott, és csak kisebbik részben a Földből. Ez az elmélet kényelmesnek tűnt: megmagyarázta a Hold relatíve nagy méretét, valamint a Föld, illetve kísérőnk tengelyforgását is.
Csakhogy 2001-ben egy újabb kutatás arra jutott, hogy az Apollo-küldetések során a Holdról begyűjtött kőzetminták bizonyos összetevői majdnem teljesen azonosak a Földön található elemekkel (például az oxigén három stabil izotópja ugyanolyan sűrűségben található a mintákban). Márpedig a Naprendszer különböző szegleteiben keletkezett égitesteken az izotópok eloszlása olyannyira különböző, hogy ezek egyfajta ujjlenyomatként szolgálnak a bolygókutatók számára. Elenyésző tehát annak az esélye, hogy a Földbe csapódott égitestnek ugyanolyan legyen az izotópos ujjlenyomata, mint bolygónknak. Először a tudósok azt gondolták, hogy a precízebb mérések majd feloldják ezt az ellentmondást, de az oxigén izotópok tüzetesebb vizsgálata is azt igazolta, hogy a két minta - tehát a földi és a holdi - gyakorlatilag megkülönböztethetetlen.
Ezt az „izotópválságként” ismertté vált ellentmondást sokféleképpen próbálták feloldani.
„A cél egy olyan modell megalkotása volt, amelyben a Hold inkább földi eredetű, mint külső" - magyarázta Wang professzor. Erre sokféle elképzelés született, de a két - a kisebb, illetve nagyobb energiájú modell - volt a legnépszerűbb. Az eredeti modell szerint a becsapódás megolvasztotta a Föld kérgét és az egész behatoló égitestet, így a szétolvadt anyaguk szétspriccelt, mint az agyag a fazekaskorongról. Egy 2007-ben született elmélet ehhez még egy kőzetpárlatból álló légkört is hozzátoldott (a Föld és a becsapódó égitestből maradt olvadék, azaz a holdcsíra köré), s ez a vegyület borította volna be a két égitestet, melyek idővel megszilárdultak - ezért hasonlítanak annyira a földi és a holdi kőzetminták.
Ezzel a modellel csak az volt a bökkenő, hogy egy ilyen massza összeállása rendkívül időigényes folyamat, márpedig a Hold ennél jóval gyorsabban jött létre. Ezért aztán egy újabb elméletet gyártottak 2015-ben. Eszerint a becsapódás nagyon durva volt, annyira erőteljes, hogy a belénk rohanó égitest, de még a Föld köpenye is elpárolgott, majd összeállt egy sűrű masszává, amely a mai Földnél 500-szor nagyobb területet foglalt el az űrben. Ahogyan ez az anyagfelhő lehűlt és összecsomósodott, létrejött belőle a Hold.
hirdetés
A becsapódás hatalmas energiájának köszönhető tehát, hogy olyan alaposan összegyúrta a két anyagmasszát, hogy a két megmaradt égitest izotópos ujjlenyomata azonos legyen - ezt bizonyította most Wangék kutatása is.
