Óriási test csapódott a fiatal Földbe

2014.04.09. 07:37

Az eddiginél is valószínűbbnek látszik, hogy a Hold a Föld testéből szakadt ki, miután egy Marshoz hasonló méretű test csapódott bolygónkba – nem sokkal a Naprendszer keletkezése után.

Fontos új eredmény született a Hold keletkezésének időpontjára és körülményeire vonatkozóan. Seth Jacobson és Alessandro Morbidelli, a Nizzai Obszervatórium csillagászai vezetésével egy kutatócsoport számítógépes modellt készített a Hold keletkezésének vizsgálatára. Modelljük szerint a Hold 95 millió évvel a Naprendszer keletkezése után jöhetett létre, egy, a Földet érő, hatalmas erejű becsapódás nyomán kidobódott törmelékből. Számításaik szerint ez a forgatókönyv összhangban van az égitestek megfigyelt kémiai összetételével és szerkezetével.

A Naprendszer bolygói kisebb-nagyobb testek ütközésével alakultak kiForrás: NASA

A Naprendszer jelenlegi ismereteink szerint – amit elsősorban az Apollo-expedíciók által a Földre hozott holdkőzetek elemzésének, radioaktív kormeghatározásának köszönhetünk – 4,56 milliárd évvel ezelőtt keletkezett. Ehhez képest 95 millió évvel később keletkezett a Hold, de ennek az adatnak a bizonytalansága 32 millió év, vagyis 30%, ami meglehetősen hozzávetőleges becslésnek tekinthető. (A két adat különbségeként adódik a Hold keletkezésére a 4,47 milliárd évvel ezelőtti időpont.) A lényeg az, hogy a Hold a Naprendszer keletkezésének folyamatában jött ugyan létre, de nem azonnal, hanem némi késéssel. Ez a késés a Naprendszer történetének csupán mintegy 2%-át teszi ki, és mivel maga a „kialakulás” is hosszabb folyamat volt, joggal tekintjük a Hold létrejöttét e folyamat részének.

Ugyanakkor hangsúlyozni kell, hogy számítógépes szimulációról van szó. Márpedig számítógépes szimulációval nem lehet semmit sem felfedezni, csak a meglévő hipotéziseket ellenőrizni. Hatékonyan ki lehet próbálni, hogy az egyes elméleti konstrukciók különböző kezdeti feltételek mellett milyen eredményt adnak, azután ezeket az eredményeket össze lehet vetni a megfigyelésekkel – például az égitestek mai szerkezetére és kémiai összetételére vonatkozókkal – és ennek alapján egyes hipotéziseket el lehet vetni, másokat valószínűbbnek tekinthetünk. Ez történt most is, a modellszámítások eredményeként annyit mondhatunk, hogy a becsapódásos keletkezési hipotézis lépéselőnyre tett szert riválisaival szemben. Érdemes egy pillantást vetni a Hold keletkezésére vonatkozó korábbi, esetenként már elvetett, vagy éppen most lépéshátrányba került hipotézisekre.

Korábbi elméletek

Régebbi elképzelések szerint a Hold máskor és másutt keletkezett, a Föld csak később „fogta be”. Az elmélet legfőbb hiányossága, hogy nem tud magyarázatot adni a Föld és a Hold kémiai hasonlóságára. Egy XIX. századig visszavezethető – Charles Darwintól és fiától, George-tól eredő – hipotézis szerint a Holdat a közvetlenül a Naprendszer keletkezése után még olvadt Föld testéből szakította ki a Föld gyors forgása miatt fellépő centrifugális erő. A hipotézist általában elvetik, mert a Föld nem foroghatott elég gyorsan ehhez, de egy 2010-ben vizsgált modell szerint a radioaktív elemek felhalmozódása miatt bekövetkező, óriási erejű, természetes nukleáris robbanás ereje elég lehetett egy Hold méretű test kiszakításához.

A kémiai hasonlóságot jól magyarázza egy harmadik, a két égitest együttes keletkezését feltételező elgondolás. Ez azonban nem tud számot adni sem a Föld–Hold rendszer nagy impulzusmomentumáról, sem arról, miért van a Holdnak a méretéhez képest sokkal kisebb vasmagja, mint a Földnek. A negyedik hipotézis szerint a Naprendszer keletkezése után összetömörült bolygókezdemények álltak össze a Holddá, éppúgy, ahogy ezek sorozatos ütközései eredményeképpen épült fel a Föld, a Mars és a többi kőzetbolygó. A hipotézis gyengéje, hogy nehezen tudja a Föld és a Hold közti kémiai hasonlóságot megmagyarázni.

A nagy ütközés

Végül, de nem utolsósorban a jelenleg legnépszerűbb és legelfogadottabb hipotézis az, amelyik óriás becsapódást tételez fel. Ezt erősítették meg a nizzai csillagászok modellszámításai is. Eszerint a Theia névre elkeresztelt, bolygó méretű test 4,4 milliárd évvel ezelőtt ütközhetett a Földbe. Tömege körülbelül a Föld jelenlegi tömegének 50%-a lehetett, vagyis akkora volt, mint a Mars. A tudósok többsége ma ezt a hipotézist pártolja, elsősorban azért, mert a kémiai hasonlóság mellett arra is magyarázatot ad, miért van kis vasmagja a Holdnak. Azért, mert a becsapódás nyomán a kidobódó anyag nagyrészt a Föld köpenyéből került az űrbe, így kevesebb vasat tartalmazott, mint a Föld magja.

Fantáziarajz a Theia és a Föld ütközéséről Forrás: NASA