Zgodnie z hipotezą gigantycznego uderzenia układ Ziemia-Księżyc został stworzony około 4,5 miliarda lat temu, gdy obiekt wielkości Marsa zderzył się z Ziemią. Wpływ ten doprowadził do uwolnienia ogromnych ilości materiału, który ostatecznie połączył się, tworząc Ziemię i Księżyc. Z czasem Księżyc stopniowo migrował z Ziemi i przyjął swoją aktualną orbitę.
Od tego czasu między Ziemią a Księżycem odbywały się regularne wymiany spowodowane uderzeniami na ich powierzchni. Według ostatnich badań uderzenie, które miało miejsce podczas eonu Hadeana (około 4 miliardy lat temu), mogło być odpowiedzialne za wysłanie najstarszej próbki skały na Ziemię na Księżyc, skąd została odzyskana przez Apollo 14 astronauci.
Badanie, które niedawno ukazało się w czasopiśmie Listy naukowe dotyczące Ziemi i planet, kierowany przez Jeremy'ego Bellucciego ze Szwedzkiego Muzeum Historii Naturalnej, w skład którego wchodzili członkowie Instytutu Księżycowego i Planetarnego (LPI), wielu uniwersytetów oraz Centrum Nauki i Eksploracji Księżyca (CLSE), które jest częścią NASA Solar System Exploration Research Wirtualny Instytut.
Odkrycie to było możliwe dzięki nowej technice opracowanej przez zespół badawczy do lokalizacji fragmentów impaktora w regolicie księżycowym. Rozwój tej techniki skłonił dr Davida A. Kringa - głównego badacza w CLSE i naukowca z University of Space Research Association (USRA) w LPI - do rzucenia wyzwania, by zlokalizowali kawałek Ziemi na Księżycu.
Wynikające z tego dochodzenie doprowadziło ich do znalezienia 2 g (0,07 uncji) fragmentu skały złożonego z kwarcu, skalenia i cyrkonu. Skały tego typu są powszechnie spotykane na Ziemi, ale są bardzo niezwykłe na Księżycu. Co więcej, analiza chemiczna wykazała, że skała krystalizowała się w utlenionym układzie i w temperaturach zgodnych z Ziemią podczas Hadeanu; zamiast Księżyca, który w tym czasie doświadczał wyższych temperatur.
Jak wskazał dr Kring w najnowszym komunikacie prasowym LPI:
„To niezwykłe odkrycie, które pomaga namalować lepszy obraz wczesnej Ziemi i bombardowań, które zmodyfikowały naszą planetę w początkach życia”.
Na podstawie ich analizy zespół doszedł do wniosku, że skała powstała w Eonie Hadeana i została wystrzelona z Ziemi, gdy duża asteroida lub kometa uderzyła w powierzchnię. Uderzenie wyrzuciłoby materiał w przestrzeń, w której zderzyłby się z powierzchnią Księżyca, która w tym czasie była trzy razy bliżej Ziemi. W końcu ten skalisty materiał zmieszano z księżycowym regolitem, tworząc jedną próbkę.
Zespół mógł również wiele dowiedzieć się o historii próbki rocka na podstawie ich analizy. Na przykład doszli do wniosku, że skała krystalizuje się na głębokości około 20 km (12,4 mi) poniżej powierzchni Ziemi między 4,0. i 4,1 miliarda lat temu, a następnie został wykopany przez jedno lub więcej dużych zdarzeń uderzeniowych, które wysłały go w przestrzeń cis-księżycową.
Jest to zgodne z poprzednimi badaniami zespołu, które pokazały, jak uderzenia w tym okresie - tj. Późne ciężkie bombardowanie (które miało miejsce około 4,1 do 3,8 miliarda lat temu) - spowodowało powstanie kraterów o średnicy tysięcy kilometrów, więcej niż wystarczającej do wyrzucenia materiału z głębokość 20 km (12,4 mi) w kosmos.
Ustalili ponadto, że kilka innych zdarzeń uderzenia wpłynęło na niego, gdy dotarł on do powierzchni Księżyca. Jedna z nich spowodowała częściowe stopienie próbki około 3,9 miliarda lat temu i mogła zakopać ją pod powierzchnią. Po tym okresie Księżyc był poddawany mniejszym i mniej częstym uderzeniom, co dało mu dziobatą powierzchnię, którą ma dzisiaj.
Ostatnie uderzenie, które wpłynęło na tę próbkę, miało miejsce około 26 milionów lat temu, w okresie paleogenu na Ziemi. Uderzenie to wytworzyło krater stożkowy o średnicy 340 m (1082 stóp) i wydobyło próbną skałę z powrotem na powierzchnię Księżyca. Ten krater był miejscem lądowania Apollo 14 misja w 1971 r., podczas której astronauci z misji uzyskali próbki skał, aby sprowadzić je na Ziemię w celu zbadania (w tym skałę na Ziemi).
Zespół badawczy przyznaje, że możliwe jest, że próbka mogła krystalizować się na Księżycu. Wymagałoby to jednak warunków, których należy dotychczas przestrzegać w próbkach księżyca uzyskanych do tej pory. Na przykład próbka musiałaby krystalizować bardzo głęboko w płaszczu księżycowym. Ponadto uważa się, że skład Księżyca na tych głębokościach jest zupełnie inny niż zaobserwowano w próbce skalnej.
W rezultacie najprostszym wyjaśnieniem jest to, że jest to ziemska skała, która wylądowała na Księżycu, odkrycie, które może wywołać pewne kontrowersje. Jest to nieuniknione, ponieważ jest to pierwsza tego rodzaju próbka Hadeana, jaką można znaleźć, a miejsce jej odkrycia może również zwiększyć czynnik niedowierzania.
Jednak Kring spodziewa się, że zostanie znalezionych więcej próbek, ponieważ skały Hadeana prawdopodobnie zasypały powierzchnię Księżyca podczas późnego ciężkiego bombardowania. Być może, gdy misje z załogą zaczną podróżować na Księżyc w nadchodzącej dekadzie, będą mieć szansę na więcej najstarszych próbek skał Ziemi.
Badania były możliwe dzięki wsparciu zapewnionemu przez NASA Solar System Exploration Research Virtual Institute (SSERVI) w ramach wspólnego przedsięwzięcia LPI i NASA Johnson Space Center.
