Ziemia i Księżyc powstały w wyniku gigantycznego zderzenia dwóch planet wielkości Marsa i Wenus. Ale nowe badania pokazują, że Ziemia i Księżyc mogły powstać znacznie później - być może nawet 150 milionów lat po powstaniu Układu Słonecznego.
„Ustaliliśmy wiek Ziemi i Księżyca za pomocą izotopów wolframu, które mogą ujawnić, czy rdzenie żelaza i ich kamienne powierzchnie zostały zmieszane razem podczas zderzenia” - powiedział Tais W. Dahl z Instytutu Nielsa Bohra na Uniwersytecie z Kopenhagi we współpracy z profesorem Davidem J. Stevensonem z California Institute of Technology (Caltech).
Planety w Układzie Słonecznym powstały w wyniku zderzeń między zarodkami planetarnymi krążącymi wokół nowo narodzonego słońca. Podczas zderzeń małe planety zestalały się ze sobą i tworzyły coraz większe planety. Kiedy doszło do gigantycznej kolizji, która ostatecznie ukształtowała Ziemię i Księżyc, miało to miejsce w czasie, gdy oba ciała planetarne miały rdzeń metalowy (żelazo) i otaczający płaszcz z krzemianów (skała). Ale kiedy to się stało i jak to się stało? Zderzenie miało miejsce w czasie krótszym niż 24 godziny, a temperatura Ziemi była tak wysoka (7000º C), że zarówno skała, jak i metal musiały stopić się w turbulentnym zderzeniu. Ale czy masa kamienia i żelazo również zostały zmieszane razem?
Wiek Ziemi i Księżyca można datować, badając obecność niektórych elementów w płaszczu Ziemi. Hafnium-182 jest substancją radioaktywną, która rozkłada się i przekształca w izotop wolframu-182. Oba pierwiastki mają wyraźnie różne właściwości chemiczne i chociaż izotopy wolframu wolą wiązać się z metalem, hafn woli wiązać się z krzemianami, tj. Skałą.
Rozpad całego hafnu i przekształcenie go w wolfram zajmuje 50–60 milionów lat, a podczas zderzenia Księżyca prawie cały metal zatonął w jądrze Ziemi. Ale czy cały wolfram trafił do rdzenia?
„Zbadaliśmy, w jakim stopniu metal i skały mieszają się ze sobą podczas zderzeń planety, tworząc zderzenia. Korzystając z obliczeń modelu dynamicznego turbulentnego mieszania się płynnej skały i mas żelaza, odkryliśmy, że izotopy wolframu z wczesnej formacji Ziemi pozostają w skalistym płaszczu ”- powiedział Tahl.
Nowe badania sugerują, że kolizja tworząca księżyc miała miejsce po tym, jak cały hafn całkowicie rozpadł się w wolfram.
„Nasze wyniki pokazują, że metalowy rdzeń i skała nie są zdolne do emulgowania w zderzeniach między planetami o średnicy większej niż 10 kilometrów i dlatego żelazny rdzeń Ziemi (80–99%) nie usunął wolframu z materiału skalnego w płaszcz podczas formacji - powiedział Dahl.
Wynik badań oznacza, że zderzenie, które stworzyło Ziemię i Księżyc, mogło nastąpić nawet 150 milionów lat po uformowaniu Układu Słonecznego, znacznie później niż 30 milionów lat, jak wcześniej sądzono.
Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym, Earth and Planetary Science Letters.
Z komunikatu prasowego Uniwersytetu Kopenhaskiego.
