1972 m. Gruodžio 13 d. „Apollo 17“astronautas Garissonas Schmittas artėjo prie riedulio Ramybės jūroje Mėnulyje. „Šis riedulys turi savo nedidelį kelią, vedantį tiesiai į kalną“, - jis informavo savo vadą Eugenijų Cernaną, pažymėdamas, kur riedulys buvo prieš riedėdamas žemyn. Cernanas paėmė keletą mėginių.
„Įsivaizduok, kaip būtų buvę, jei būtum ten stovėjęs prieš riedulį riedėdamas“, - mąsliai tarė Cernanas. - Aš turbūt nepadaryčiau geriau, - atsakė Schmittas.
- „Salik.biz“
Astronautai iš riedulio išdrožė mėnulio gabalus. Tada, naudodamas grėblį, Schmittas nulupo dulkėtą paviršių ir pakėlė žvirgždą, kuris vėliau bus vadinamas troktolitu 76536.
Ši uola ir jos broliai rieduliai turėjo papasakoti istoriją, kaip atsirado mūsų mėnulis. Šioje kūrimo istorijoje, įrašytoje daugybėje vadovėlių ir mokslo muziejaus eksponatų per pastaruosius keturiasdešimt metų, Mėnulis buvo ištirpęs iš katastrofiško susidūrimo tarp gemalios žemės ir kieto pasaulio, kurio dydis yra Marsas. Kitas pasaulis buvo vadinamas Teia, po graikų deivės, pagimdžiusios Seleną, mėnulį. Theia sudužo žemėje taip stipriai, kad abu pasauliai ištirpo. Teijos išmesti išlydytos medžiagos srautai atvėso ir sukietėjo ir sudarė sidabrinį palydovą, kurį visi gerai žinome.
Tačiau šiuolaikiniai troktolito 76536 ir kitų Mėnulio ir Marso uolienų matavimai suabejojo šia teorija. Per pastaruosius penkerius metus keli tyrimai atskleidė problemą: kanoninio milžino susidūrimo hipotezė pagrįsta prielaidomis, kurios neatitinka įrodymų. Jei Theia pataikė į Žemę ir vėliau suformavo Mėnulį, Mėnulis turi būti pagamintas iš Theia medžiagos. Tačiau šiuo atveju Mėnulis nėra panašus į Theiją - ar Marsą. Patiems atomais ji atrodo beveik tokia pati kaip Žemė.
Susidūrę su šiuo nenuoseklumu, mėnulio tyrinėtojai ieškojo naujų idėjų, kaip suprasti, koks buvo mėnulis. Akivaizdžiausias sprendimas gali būti pats paprasčiausias, tačiau dėl jo kyla kitų jaunos Saulės sistemos supratimo problemų: galbūt Theia sudarė Mėnulį, tačiau Theia taip pat susideda iš medžiagos, beveik identiškos žemei. Kaip alternatyva, susidūrimo procesas viską sumaišydavo, homogenizuodamas atskirus pyrago gabalėlius ir skysčius, kurie vėliau buvo supjaustyti porcijomis. Šiuo atveju susidūrimas turėjo būti nepaprastai galingas, arba jo turėjo būti keli. Trečiasis paaiškinimas abejoja mūsų supratimu apie planetas. Gali būti, kad Žemę ir Mėnulį, kurį šiandien turime, išgyvenome keistose metamorfozėse ir laukiniuose orbitos šokiuose, kurie radikaliai pakeitė jų sukimąsi ir ateitį.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Blogos žinios Teijai
Norėdami suprasti, kas galėjo nutikti svarbiausią dieną Žemėje, turite pradėti nuo supratimo apie Saulės sistemos jaunystę. Prieš keturis su puse milijardo metų Saulę apsupo karštas spurgos formos šiukšlių debesis. Žvaigždžių elementai sukosi aplink mūsų naujagimio saulę, atvėsdami ir bėgant metams susiliedami į procesą, kurio iki galo nesuprantame. Pirmiausia į gumulėlius, tada į plokštuminius modelius, tada į planetas. Šios kietosios medžiagos buvo standžios ir dažnai susidūrė, išgaravo ir vėl atsirado. Būtent šiame neįtikėtinai kietajame žvaigždžių biliarde buvo suklastota Žemė ir Mėnulis.
Norėdami gauti mėnulį, kurį turime šiandien, su jo dydžiu, pasukimu ir greičiu, kuriuo jis tolsta nuo Žemės, geriausi mūsų kompiuterių modeliai sako, kad kad ir kokia žemė susiliečia, ji turi būti kažko dydžio kaip Marsas. Viskas, daugiau ar mažiau, jau sukurtų sistemą su daug didesniu kampiniu impulsu, nei mes stebime. Didesnis sviedinys taip pat išmes per daug geležies į Žemės orbitą ir pagamins daug turtingesnės geležies mėnulį, nei mes stebime.
Pirmieji geocheminiai troktolito 76536 ir kitų uolienų tyrimai patvirtino šią istoriją. Jie parodė, kad mėnulio uolienos turėjo būti gimusios mėnulio magmos vandenyne, kuris, savo ruožtu, galėjo atsirasti po milžiniško susidūrimo. Troktolitas plūdo išlydytoje jūroje kaip ledkalnis Antarktidoje. Remdamiesi šiais fiziniais apribojimais, mokslininkai nusprendė, kad Mėnulis buvo pagamintas iš Theia palaikų. Bet yra problema.
Grįžkime prie jaunosios saulės sistemos. Kai kietieji pasauliai susidūrė ir išgaravo, jų turinys susimaišė, galiausiai nusistovėjo atskiruose regionuose. Arčiau saulės, kur buvo karščiau, lengvesni elementai labiau linkę įkaisti ir ištrūkti, palikdami sunkiųjų izotopų perteklių (elementų variacijos su papildomais neutronais). Toliau nuo saulės, uolienos sugebėjo sulaikyti daugiau vandens ir liko lengvesni izotopai. Todėl mokslininkas gali ištirti izotopų mišinį, kad nustatytų, kurioje saulės sistemos dalyje jis atsirado, kaip akcentas išduoda žmogaus tėvynę.
Šie skirtumai yra tokie ryškūs, kad jie naudojami klasifikuoti planetas ir meteoritų tipus. Marsas taip skiriasi nuo Žemės, pavyzdžiui, kad jo meteoritus galima identifikuoti tiesiog išmatuojant trijų skirtingų deguonies izotopų santykį.
2001 m., Naudodamiesi pažangiais masės spektrometrijos metodais, Šveicarijos mokslininkai iš naujo ištyrė troktolitą 76536 ir kitus mėnulio pavyzdžius. Paaiškėjo, kad jų deguonies izotopai nesiskiria nuo Žemėje esančių. Nuo to laiko geochemikai tyrė titaną, volframą, chromą, rubidį, kalį ir kitus ne tokius paprastus metalus Žemėje - ir visi jie atrodė beveik vienodi.
Tai yra bloga žinia Teijai. Jei Marsas skiriasi nuo Žemės, Teija - taigi ir Mėnulis - taip pat turi skirtis. Jei jie yra vienodi, tai reiškia, kad mėnulis turėjo susidaryti iš išlydytų Žemės gabalų. „Apollo“surinktos uolienos, pasirodo, tiesiogiai prieštaraus tam, ko reikalauja fizika.
„Kanoninis modelis patiria rimtą krizę“, - sako Daraho Kalifornijos universiteto planetų mokslininkė Sarah Stewart. "Ji dar nebuvo visiškai nužudyta, tačiau dabartinė jos padėtis yra tokia, kad ji neveikia".
Garo mėnulis
Stewartas bandė permąstyti šios problemos fizinius apribojimus - tam tikro dydžio smūgio kūno, kuris juda tam tikru greičiu, poreikį, atsižvelgiant į naujus geocheminius įrodymus. 2012 m. Ji ir Matiya Zhuk, dabar esanti SETI institute, pasiūlė naują fizinį Mėnulio susidarymo modelį. Jie pareiškė, kad jauna Žemė buvo besisukantis dervišas, kurios diena truko dvi tris valandas, kai ją užklupo Theia. Dėl susidūrimo susidarė diskas aplink Žemę - kaip Saturno žiedas -, tačiau tai truko tik 24 valandas. Galiausiai diskas atvėso ir sukietėjo, kad susidarytų mėnulis.
Superkompiuteriai nėra pakankamai galingi, kad visiškai imituotų šį procesą, tačiau jie parodė, kad sviedinys, atsitrenkiantis į tokį sparčiai besisukantį pasaulį, gali nupjauti pakankamai Žemės, visiškai sunaikinti Teiją ir nugramdyti pakankamai odos tiek, kad būtų sukurtas Mėnulis ir Žemė tuo pačiu izotopų santykiu. Kaip puodžius ant puodžiaus rato.
Tačiau norint, kad greitai besisukantis Žemės paaiškinimas būtų teisingas, turi būti kažkas kita, lėtinanti planetos sukimosi greitį iki dabartinės būklės. Savo 2012 m. Dokumente Stewartas ir Chuckas tvirtino, kad tam tikrai orbitalės rezonansinei sąveikai Žemė turėjo perduoti kampinį saulės impulsą. Vėliau Jackas Wisdomas iš Masačusetso technologijos instituto pasiūlė kelis alternatyvius scenarijus, kaip išgauti žemės ir mėnulio sistemos kampinį momentą.
Tačiau nė vienas iš paaiškinimų nebuvo patenkinamas. Stewart sako, kad 2012 m. Modeliai niekada negalėjo paaiškinti Mėnulio orbitos ar jos chemijos. Taigi praėjusiais metais Simonas Locke'as, tuo metu Harvardo universiteto absolventas ir Stuarto studentas, pateikė atnaujintą modelį, kuris pasiūlė anksčiau nematytą planetų struktūrą.
Jo manymu, kiekvienas Žemės ir Teijos gabalas išgaravo ir sudarė storą spurgos pavidalą išsipūtusį, išsipūtusį debesį. Debesis pasisuko taip greitai, kad pasiekė tašką, vadinamą bendro sukimosi riba. Šiame išoriniame debesies krašte išgaravusi uola apskriejo taip greitai, kad debesis įgavo naują struktūrą, o storą diską apskriejo vidinė sritis. Svarbu tai, kad diskas nebuvo atskirtas nuo centrinio regiono taip, kaip yra Saturno žiedai.
Šios struktūros sąlygos yra neapsakomai pragariškos; nėra paviršiaus, o ne išlydytos uolienos debesys, o kiekviename debesies plote susidaro išlydytos uolienos lietaus lašai. Mėnulis augo šio garų viduje, sako Locke'as, prieš tai garai atvėsę ir palikdami Žemės-Mėnulio sistemą.
Atsižvelgdami į neįprastas struktūros ypatybes, Locke'as ir Stewartas manė, kad ji nusipelno naujo vardo. Jie išbandė keletą variantų, prieš pradėdami „sinestiją“, kuriai vartojamas graikų priešdėlis „nuodėmė“, reiškiančią „kartu“, ir deivę Hestiją, kuri vaizduoja namus, židinį ir architektūrą. Šis žodis reiškia „susietą struktūrą“, sako Stewartas.
„Šie kūnai nėra tai, ką jūs galvojate. Ir jie neatrodo taip, kaip tu galvojai.
Gegužę Locke ir Stewart paskelbė dokumentą apie sinestezijos fiziką; vis dar laukiama jų darbo su mėnulio sinestezija. Jie pristatė ją planetų konferencijoje ir teigė, kad jų kolegos buvo suinteresuoti, tačiau sunkiai sutinka su šia idėja. Galbūt todėl, kad sinestika išlieka tik idėja; skirtingai nuo žiedinių planetų, kurių yra daugybė Saulės sistemoje, ir protoplanetinių diskų, kurių Visatoje yra daugybė, dar niekas nebuvo matęs.
Bet tai įdomus būdas paaiškinti mūsų Mėnulio ypatumus, kai mūsų modeliai, atrodo, neveikia.
Dešimt mėnulių
Tarp natūralių Saulės sistemos palydovų žemės mėnulis gali būti nuostabiausias dėl savo vienatvės. Merkurijus ir Venera neturi natūralių palydovų, iš dalies dėl artumo saulei, dėl gravitacinio efekto palydovų orbita yra nestabili. Marsas turi mažus Phobos ir Deimos, kuriuos kai kurie mano, kad yra užfiksuoti asteroidų; kiti pasisako už didelių kūnų nukritimą į Marsą. Dujų milžinai turi daug palydovų, tiek kietų, tiek minkštų.
Skirtingai nuo šių palydovų, Žemės palydovas taip pat išsiskiria savo dydžiu ir patiriamu fiziniu krūviu. Mėnulis sudaro mažiau nei 1% Žemės masės, o bendra išorinių planetų palydovų masė yra mažesnė nei 1/10 procentų jų tėvų. Dar svarbiau, kad Mėnulis sudaro 80% kampinio Žemės sistemos impulso -
Mėnulis. Kitaip tariant, Mėnulis yra atsakingas už 80% visos sistemos judėjimo. Išorinėms planetoms ši vertė yra mažesnė nei 1%.
Galbūt Luna ne visada nešdavosi visą šią naštą. Palydovo veide matyti sunkių sprogdinimų įrodymai; kodėl tada turėtume manyti, kad tik vienas smūgis iš žemės išmetė mėnulį? Mėnulis galėjo susidaryti daugelio susidūrimų metu, sako Izraelio „Weizman“tyrimų instituto planetų mokslininkas Raluka Rufu.
Praėjusią žiemą paskelbtame dokumente ji teigė, kad Žemės palydovas gali būti neoriginalus. Vietoj to, remiantis jos skaičiavimais, ji tapo tūkstančių vienetų - mažiausiai dešimties - kolekcija. Sviediniai skriejo skirtingais kampais ir skirtingu greičiu į Žemę ir sudarė diskus, kurie susiliejo į „mėnulio šiukšles“, galiausiai užtemdydami šiandien žinomą Mėnulį.
Planetos mokslininkai pažymėjo jos darbą. Robinas Canupas, Pietvakarių tyrimų instituto mėnulio mokslininkas ir mėnulio formavimo teorijų ekspertas, sako, kad šią teoriją verta apsvarstyti. Tačiau reikia daugiau tyrimų. Rufu nėra tikras, ar šiukšlės judėjo ta pačia kryptimi, kaip ir mėnulis nuolat žvelgia ta pačia kryptimi. Jei taip, kaip jie iš viso galėjo susijungti? Tai dar reikia pamatyti.
Tuo tarpu kiti kreipėsi į kitą Žemės ir Mėnulio panašumų paaiškinimą, į kurį galėjo atsakyti labai paprastai. Nauji fizikos modeliai ir nauja fizika - nuo sintezės iki mėnulio diržų - gali būti prieštaringi. Galbūt Mėnulis yra panašus į Žemę tik todėl, kad Theia buvo panaši.
Tas pats
Mėnulis nėra vienintelis „žemiškas“dalykas Saulės sistemoje. Tokios uolienos kaip troktolitas 76536 turi tokį patį deguonies izotopų santykį kaip ir sausumos uolienos, taip pat asteroidų grupės - enstatito chondritai. Šių asteroidų deguonies izotopai yra panašūs į Žemėje esančius, sako kosmoso chemikas Miriam Telus, studijuojantis meteoritus Karnegio institute Vašingtone. „Vienas iš argumentų yra tas, kad jie susiformavo karštose disko vietose, kurios galėtų būti arčiau saulės“, - sako ji. Jie gali būti susiformavę netoli Žemės.
Kai kurios iš šių uolienų susibūrė į Žemę; kiti sudarė Theiją. Enstatitiniai chondritai yra likusios uolienos, kurios niekada nebuvo surinktos ar išaugusios pakankamai didelės, kad sudarytų mantijas, gyslas ir visiškai suformuotas planetas.
Sausio mėnesį Čikagos universiteto geofizikas Nicholas Daufas pareiškė, kad dauguma uolienų, kurios tapo Žeme, buvo enstatito tipo meteoritai. Jis teigė, kad viskas, kas susiformavo viename regione, bus surinkta iš jų. Planetų statyba vyko naudojant tas pačias mišrias medžiagas, kurias dabar randame Žemėje ir Mėnulyje; jie atrodo vienodi, nes yra vienodi. Mėnulį suformavęs milžiniškas kūnas greičiausiai turėjo izotopinę kompoziciją, panašią į Žemę.
Kalifornijos technologijos instituto planetų mokslininkas Davidas Stevensonas, tyręs Mėnulio kilmę nuo tada, kai Theia hipotezė buvo pirmą kartą pristatyta 1974 m., Sako, kad jis mano, kad šis darbas yra svarbiausias indėlis į ginčus per pastaruosius metus. Nes daugiausia dėmesio skiriama problemai, kurią geochemikai bandė išspręsti dešimtmečius.
„Tai yra protingas pasakojimas apie tai, kaip reikėtų žiūrėti į įvairius Žemę primenančius elementus“, - sako Stevensonas.
Bet ne visi sutinka. Lieka klausimų dėl tokių elementų kaip volframo izotopų santykio, pažymi Stewartas. Volframas-182 yra gautas iš hafnio-182, todėl volframo ir hafnio santykis veikia kaip laikrodis, kad būtų galima nustatyti tam tikros uolienos amžių. Jei viena uoliena turi daugiau volframo-182 nei kita, galite drąsiai teigti, kad uoliena, kurioje gausu volframo, susiformavo anksčiau. Bet tiksliausi matavimai rodo, kad volframo ir hafnio santykis yra tas pats Žemėje ir Mėnulyje. Du kūnai turėjo būti ypatingomis sąlygomis, kad tai įvyktų.
Remiantis „Quanta“medžiagomis
Ilja Khel