Przez wieki naukowcy próbowali wyjaśnić, w jaki sposób powstał Księżyc. Podczas gdy niektórzy twierdzili, że powstał z materiału utraconego przez Ziemię z powodu siły odśrodkowej, inni twierdzili, że wstępnie uformowany Księżyc został przechwycony przez grawitację Ziemi. W ostatnich dziesięcioleciach najbardziej rozpowszechnioną teorią była hipoteza gigantycznego wpływu, która głosi, że Księżyc uformowany po uderzeniu Ziemi przez obiekt wielkości Marsa (o nazwie Theia) 4,5 miliarda lat temu.
Według nowego badania przeprowadzonego przez międzynarodowy zespół naukowców klucz do udowodnienia, że teoria jest poprawna, może pochodzić z pierwszych testów jądrowych przeprowadzonych tutaj na Ziemi, jakieś 70 lat temu. Po zbadaniu próbek szkła radioaktywnego uzyskanych z miejsca testowego Trinity w Nowym Meksyku (gdzie zdetonowano pierwszą bombę atomową), ustalono, że próbki skał księżycowych wykazywały podobne zubożenie lotnych pierwiastków.
Badanie prowadzone było przez Jamesa Daya - profesora geologii w Scripps Institution of Oceanography na University of California, San Diego. Wraz ze swoimi kolegami - pochodzącymi z paryskiego Instytutu Fizyki Ziemi, McDonnell Center for the Space Sciences i NASA Johnson Space Center - zbadali próbki szkła odzyskane z miejsca testowego Trinity, aby określić ich skład chemiczny.
Szkło to, znane jako trynit, powstało, gdy bomba plutonowa została zdetonowana w miejscu testowym Trinity w 1945 roku w ramach projektu Manhattan. Na odległość 350 metrów (1100 stóp) od zerowego punktu zerowego piasek arkozowy (który składa się głównie z ziaren kwarcu i skalenia) został przekształcony w szkło w kolorze zielonym pod wpływem ekstremalnego ciepła i ciśnienia spowodowanego przez potężną eksplozję.
Przez lata naukowcy badali te złoża szkła, które, jak ustalili, były wynikiem zasysania piasku do wybuchu, a następnie padania na powierzchnię stopionej cieczy. Kiedy Day i jego koledzy to zbadali, zauważyli, że próbki szkła zostały pozbawione cynku i innych lotnych pierwiastków - o których wiadomo, że parują pod wpływem ekstremalnego ciepła i ciśnienia - w zależności od odległości od zera.
Według ich badań, które zostały opublikowane w Postępy w nauce 8 lutego 2017 r. próbki trynitu, które zostały pobrane od 10 do 250 metrów (30 do 800 stóp) od miejsca wybuchu, zostały wyczerpane o wiele więcej niż próbki pobrane z większej odległości. Ponadto pozostałe izotopy cynku były cięższe i mniej reaktywne niż w innych.
Następnie porównali te wyniki z badaniami przeprowadzonymi na skałach księżycowych, które wykazały podobne zubożenie lotnych pierwiastków. Na tej podstawie ustalili, że kiedyś na Księżycu istniały podobne warunki ciepła i ciśnienia, które spowodowały odparowanie tych pierwiastków. Jest to zgodne z teorią, że w przeszłości miał miejsce ogromny wpływ, który zmienił powierzchnię Księżyca w ocean magmy.
Jak wyjaśnił Day w komunikacie prasowym UC San Diego:
„Wyniki pokazują, że parowanie w wysokich temperaturach, podobne do tych na początku formowania się planet, prowadzi do utraty lotnych pierwiastków i wzbogacenia ciężkich izotopów w pozostałościach po tym wydarzeniu. To była konwencjonalna mądrość, ale teraz mamy na to dowody eksperymentalne. ”
Chociaż dominującą teorią od lat 80. była hipoteza gigantycznego wpływu, debata trwa i jest przedmiotem nowych odkryć. Na przykład w styczniu 2017 r. Nowe badanie opublikowane w Nature Geoscience - pod przewodnictwem Raluca Rufu z Weizmann Institute of Science w Rehovot, Izrael - wskazał, że Księżyc mógł być wynikiem wielu mniejszych zderzeń.
Korzystając z symulacji komputerowych, zespół Weizmann stwierdził, że wiele małych uderzeń mogło uformować wiele księżyców wokół Ziemi, które następnie połączyłyby się, tworząc Księżyc. Ale pokazując, że lotne pierwiastki podlegają tym samym rodzajom reakcji na ciepło i ciśnienie, niezależnie od tego, gdzie ma miejsce reakcja, Day i jego koledzy przedstawili solidne dowody wskazujące na pojedyncze zdarzenie uderzeniowe.
To badanie jest najnowszym z serii, która pomaga naukowcom na Ziemi nałożyć ograniczenia na czas i sposób powstawania Księżyca, co również pomaga nam lepiej zrozumieć historię Układu Słonecznego i jego powstawania.
