Księżyc jest stary - to pewne.
Podobnie jak Ziemia i reszta Układu Słonecznego, Księżyc istnieje od około 4,5 miliarda lat. Ale spróbuj jeszcze bardziej zawęzić wiek planet, a naukowcom trudno się z tym zgodzić. Czy nasz księżyc jest „starym księżycem”, który uformował się 30 milionów lat po ukształtowaniu się Układu Słonecznego, czy „młodym księżycem”, który powstał 170 milionów lat później?
W nowym badaniu opublikowanym 29 lipca w czasopiśmie Nature Geoscience naukowcy opisują świeże dowody, że nasz księżyc jest najwyraźniej po starszej stronie. Analizując proporcje rzadkich pierwiastków promieniotwórczych w próbkach skał księżycowych zebranych podczas misji Apollo, naukowcy z Niemiec zawęzili datę powstania Księżyca do około 50 milionów lat po urodzeniu się Układu Słonecznego - 150 milionów lat wcześniej niż wiele szacunki badań.
Jest to przydatna informacja, jeśli powiedzmy, że chcesz kupić księżycowi ciasto z odpowiednią liczbą świec urodzinowych - lub, jak napisali autorzy badania, jeśli chcesz lepiej ograniczyć daty narodzin Ziemi.
„Ponieważ formacja Księżyca była ostatnim ważnym wydarzeniem planetarnym po formacji Ziemi, wiek Księżyca zapewnia również minimalny wiek Ziemi”, powiedział w oświadczeniu geolog i główny autor badań Maxwell Thiemens, były badacz z Uniwersytetu w Kolonii.
To dlatego, że Księżyc powstał prawdopodobnie po zbuntowanej planecie wielkości Marsa, która zderzyła się z młodą Ziemią we wczesnych dniach Układu Słonecznego. Szczątki z tego olbrzymiego uderzenia (głównie fragmenty sproszkowanego ziemskiego płaszcza) rozpylały się w atmosferę, ostatecznie łącząc się w okrągły, skalisty satelita, który znamy i kochamy.
Ta teoria wyjaśnia, dlaczego Ziemia i Księżyc mają prawie identyczny skład chemiczny. Możliwe jest na przykład, że kiedy ten nieuczciwy impaktor uderzył w naszą młodą planetę, wyłapał niektóre rzadkie pierwiastki z Ziemi, które prawdopodobnie nie pochodzą z innego miejsca w Układzie Słonecznym. Badając rozpad niektórych pierwiastków promieniotwórczych we współczesnych skałach księżycowych, niemieccy badacze próbowali ograniczyć daty wielkiego uderzenia i powstania Księżyca.
Zespół był ciekawy w szczególności dwóch rzadkich izotopów (różnych wersji pierwiastków) - hafnu-182 i izotopu, który ostatecznie przekształca się po eonach rozpadu promieniotwórczego, wolframu-182.
Naukowcy napisali, że względna obfitość tych pierwiastków może być rodzajem zegara kosmicznego, ponieważ okres półtrwania 182 ma okres około 9 milionów lat (co oznacza, że połowa danej ilości pierwiastka rozpadłaby się na coś innego po tym czasie).
„Zanim osiągnęliśmy osiem okresów półtrwania (około 64 milionów lat), element ten funkcjonalnie wygasł” z Układu Słonecznego, Thiemens powiedział Live Science w e-mailu. To stawia twarde ograniczenie możliwych dat, w których proto-księżyc mógł wychwycić izotop podczas zderzenia z Ziemią; Jeśli hafni-182 kiedykolwiek istniał na Księżycu, zderzenie musiało nastąpić w ciągu pierwszych 60 milionów lat po utworzeniu Układu Słonecznego, zanim te rzadkie izotopy zniknęły całkowicie.
Jak się spodziewali naukowcy, próbki skał księżycowych Apollo okazały się bardziej obfite w wolframie-182 niż w podobnych skałach z Ziemi - co sugeruje, że Księżyc był kiedyś bogaty w hafn-182.
Jak więc naukowcy mogą być pewni, że nadmiar księżyca wolframu-182 faktycznie pochodzi z rozpadającego się hafnu-182 i nie został po prostu zgarnięty z Ziemi po zakończeniu procesu rozkładu? Według Thiemensa ma to związek ze sposobem rozmieszczenia pierwiastków podczas formowania się Ziemi.
„Kiedy planeta się formuje, jest całkowicie stopiona”, powiedział Thiemens. Gdy powstało jądro Ziemi (około 30 milionów lat po Układzie Słonecznym), ciężkie pierwiastki, takie jak żelazo, zatopiły się w rdzeniu, zabierając ze sobą elementy siderofilowe (lub „kochające żelazo”). Tymczasem litofile („kochające skały”) pozostały głównie blisko powierzchni, aby stać się częścią płaszcza planety. Ponieważ wolfram jest syderofilem, każdy wolfram-182, który był w pobliżu podczas ogromnego uderzenia, prawdopodobnie już zatopiłby się w jądrze Ziemi, powiedział Thiemens. Tymczasem hafn, jako litofil, prawdopodobnie byłby bogaty w płaszcz Ziemi, w miejscu uderzenia. Można zatem bezpiecznie wysunąć hipotezę, że obfitość wolframu-182 w próbkach księżyca pochodzi dziś z rozpadającego się hafnu-182 zebranego z Ziemi w ciągu pierwszych 50 milionów lub 60 milionów lat życia Układu Słonecznego.
Księżyc jest stary - prawdopodobnie nawet starszy, niż większość z nas myślała. A jeśli zapytasz nas, nie wygląda to na dzień ponad 4,3 miliarda.
