Bulan lahir dalam perlanggaran badan bersaiz Marikh dan Bumi awal, tetapi di luar itu, banyak tentang dunia yang kita lihat di langit kita setiap malam masih misteri. Selepas 61 misi, termasuk enam lawatan angkasawan yang mengumpul sampel batu bulan, banyak soalan kekal, termasuk berapa bulan yang dibuat dari sisa planet yang hilang itu, dan berapa banyak yang dicuri dari Bumi? Menjawab soalan-soalan ini boleh memberikan pandangan baru tentang evolusi kedua-dua badan angkasa.
Kandungan Terkait
- Dead Star Shredding Body Rocky Menawarkan Pratonton Nasib Bumi
- Bumi Membuat Bulan Semua Hangat dan Lembut di dalam
Sekarang, para saintis di Perancis dan Israel telah menemui bukti bahawa badan yang lebih kecil yang dihancurkan ke bumi proto mungkin dijadikan bahan serupa di dunia rumah kita. Juga, mengikut model komputer mereka, komposisi semasa bahan lunar adalah yang terbaik dijelaskan jika apa-apa memukul bumi awal yang dibentuk berdekatan. Dua kajian tambahan menunjukkan bahawa kedua-dua badan kemudian membina venir bahan tambahan sebagai protoplanet yang lebih kecil terus membombardir sistem muda, tetapi Bumi mengambil lebih banyak salutan kemudian ini.
Menurut "hipotesis impak raksasa, " bulan terbentuk kira-kira 4.5 bilion tahun yang lalu, apabila objek seperti planet kira-kira sepersepuluh jisim bumi kini menyelubungi planet kita. Simulasi dan kajian baru-baru ini mengenai batu bulan menunjukkan bahawa bulan harus dibuat kebanyakannya dari sisa-sisa neraka, yang dijuluki Theia. Ini akan menjelaskan mengapa bulan nampaknya dibuat dari bahan yang kelihatan seperti mantel bumi, seperti yang dilihat dalam sampel batu dan peta mineral.
Masalahnya ialah bahawa planet-planet cenderung mempunyai komposisi yang berbeza. Marikh, Mercury dan asteroid besar seperti Vesta semuanya mempunyai nisbah yang agak berbeza daripada pelbagai unsur. Jika Theia dibentuk di tempat lain di dalam sistem suria, soleknya seharusnya agak berbeza dari bumi, dan komposisi pukal bulan tidak sepatutnya kelihatan sama dengan mantel bumi.
Untuk mencuba dan menyelesaikan teka-teki, Alessandra Mastrobuono-Battisti dan Hagai Perets di Institut Teknologi Israel menganalisis data daripada simulasi 40 sistem solar tiruan, menggunakan lebih banyak kuasa komputer daripada yang telah digunakan dalam kerja sebelumnya. Model ini menumbuhkan planet-planet yang diketahui dan sebilangan besar planetesimal dan kemudian membiarkan mereka longgar dalam permainan biliard kosmik.
Simulasi menganggap planet-planet yang dilahirkan lebih jauh dari matahari cenderung mempunyai banyak isotop oksigen yang lebih tinggi, berdasarkan campuran kimia yang diamati di Bumi, bulan dan Marikh. Itu bererti mana-mana planet yang menjilat dekat dengan Bumi sepatutnya mempunyai jejak kimia yang serupa. "Sekiranya mereka tinggal di kawasan kejiranan yang sama, mereka akan dibuat kira-kira bahan yang sama, " kata Perets.
Pasukan mendapati bahawa banyak masa-20 hingga 40 peratus-kesan besar melibatkan pertembungan antara badan-badan yang terbentuk pada jarak yang sama dari matahari dan begitu juga solek yang sama. Diuraikan minggu ini di Alam, kerja ini menyokong idea intuitif bahawa sesuatu yang kurang mungkin akan berlayar dan memukul anda dari jauh, dan ia jauh ke arah menjelaskan komposisi pukal bulan.
Setakat ini sangat baik, tetapi itu tidak menjelaskan segala-galanya. Masih ada teka-teki berlarutan yang dikaitkan dengan banyak unsur tungsten. Unsur siderophile, atau iron-loving, ini harus tenggelam ke arah teras planet dari masa ke masa, menjadikannya lebih banyak berubah-ubah dalam tubuh yang berlainan walaupun mereka membentuk rapat. Itu kerana badan-badan yang berlainan saiz akan membentuk teras pada kadar yang berbeza. Walaupun terdapat sedikit percampuran dari kesan, kebanyakan bahan mantel yang kaya tungsten Theia telah dilepaskan ke orbit dan dimasukkan ke dalam bulan, jadi jumlah tungsten di Bumi dan bulan harus sangat berbeza.
Dalam dua kajian bebas yang juga terdapat dalam Alam, Thomas Kruijer di University of Münster di Jerman dan Mathieu Touboul di University of Lyon di Perancis meneliti nisbah dua isotop tungsten-tungsten-184 dan tungsten-182 bulan dalam batu dan di Bumi secara keseluruhan. Batu bulan mempunyai sedikit lebih tungsten-182 daripada Bumi, laporan pasukan.
Ini menarik kerana isotop tungsten tertentu berasal dari kerosakan radioaktif terhadap isotop hafnium unsur. Separuh hayatnya pendek, hanya kira-kira 9 juta tahun. Oleh itu, walaupun tungsten penyayang besi cenderung untuk tenggelam ke arah teras, isotop hafnium itu lebih dekat ke permukaan dan, dari masa ke masa, berubah menjadi tungsten-182. Itu meninggalkan lebihan tungsten-182 dalam mantel planet berbanding dengan jumlah tungsten-184 dan isotop semulajadi yang lain.
Perbezaan antara Bumi dan bulan agak kecil: kedua-dua kajian mendapatinya pada tahap 20 hingga 27 bahagian per juta. Tetapi peralihan kecil itu memerlukan banyak penalaan halus kimia, kata Kruijer, yang membuatnya tidak mungkin hanya peluang itu. "Membezakan tungsten dengan hanya satu peratus atau lebih mempunyai kesan dramatik, " katanya. "Satu-satunya penyelesaian adalah jika mantel proto-Earth mempunyai kandungan tungsten-182 yang sama dengan Theia, dan inti impak langsung disatukan dengan Bumi."
Itu tidak mungkin, walaupun. Walaupun kebanyakan teras Theia, yang lebih berat daripada mantelnya, akan kekal sebagai sebahagian daripada Bumi, mantel itu akan bercampur dengan Bumi kerana ia dilepaskan ke orbit. Lebih banyak pencampuran berlaku apabila bulan bertambah. Peratusan bahan inti dan mantel Theia yang berubah menjadi bulan adalah peluang rawak, tetapi mesti ada sekurang-kurangnya beberapa bahan teras, kata Kruijer. Pasukan Touboul datang ke kesimpulan yang sama: Jika perbezaan dalam kelimpahan tungsten disebabkan pencampuran secara acak apabila selubung Theia tersumbat dengan Bumi, planet dan bulan harus lebih berbeza dari yang mereka lakukan.
Penyelesaian yang paling mudah, kata para penulis, nampaknya hipotesis "sfera terlambat", yang menunjukkan bahwa Bumi dan proto-bulan bermula dengan rasio isotop tungsten yang serupa. Bumi, yang lebih besar dan lebih besar, akan terus menarik lebih banyak planet selepas kesan, menambah bahan baru ke mantel. Venir dari planetesimal ini akan mempunyai lebih banyak tungsten-184 berbanding dengan tungsten-182, manakala bulan akan menyimpan nisbah yang bertarikh dari kesan tersebut.
"Ini kelihatan seperti data pepejal, " kata Fréderic Moynier, ahli kosmokimia dan ahli astrofisika di Institut de Physique du Globe de Paris, melalui e-mel. "Ia sesuai dengan teori terkini venir lewat, yang hanya berdasarkan unsur unsur unsur siderophile (di antara mereka tungsten): terdapat terlalu banyak unsur siderophile dalam mantel Bumi sekarang (mereka semua harus berada di inti) dan oleh itu mereka mesti dibawa ke Bumi selepas pembentukan teras melalui kesan meteorit. "
Satu misteri tetap: Untuk proto-bulan untuk menyesuaikan nisbah tungsten bumi, Theia dan Bumi mesti bermula dengan banyaknya tungsten yang sangat serupa. Menyelesaikan teka-teki itu akan menjadi kerja kajian planet masa depan, tetapi sekurang-kurangnya untuk sekarang, kisah asal lunar mulai kelihatan sedikit lebih jelas.
