Ponad 4,5 miliarda lat temu kataklizmiczne zderzenie Ziemi z obiektem wielkości Marsa, znanym jako Theia, doprowadziło do powstania naszego Księżyca. Nowe badania pokazują, że nie był to przypadek: Teia mogła powstać w tym samym regionie wczesnego Układu Słonecznego co Ziemia, co oznacza, że obie planety były kiedyś niebiańskimi sąsiadami. To odkrycie zmienia nasze rozumienie narodzin Księżyca i dynamiki wczesnego Układu Słonecznego.
Wielkie zderzenie i co wiemy
Zderzenie Ziemi i Thei było decydującym momentem w historii naszej planety, kształtującym jej skład, masę i orbitę. Ponieważ jednak Theia została całkowicie zniszczona w wyniku uderzenia, wiele pytań na temat jej pochodzenia pozostaje bez odpowiedzi. Kluczowe niewiadome obejmują jego rozmiar, skład i dokładne miejsce powstawania we wczesnym Układzie Słonecznym.
Naukowcy od dawna próbowali zrekonstruować charakterystykę Thei, analizując pozostałości zderzenia – Ziemię i Księżyc. To nowe badanie koncentruje się na sygnaturach izotopowych pierwiastków w próbkach skał ziemskich i księżycowych, aby zawęzić możliwe pochodzenie Thei.
Stosunki izotopowe ujawniają wskazówki
Kluczem do rekonstrukcji Thei są proporcje różnych izotopów (odmiany pierwiastków o różnej liczbie neutronów). We wczesnym Układzie Słonecznym izotopy nie były równomiernie rozmieszczone. Dlatego określone stosunki izotopowe w ciele niebieskim mogą wskazywać, czy powstało ono bliżej, czy dalej od Słońca.
Zespół badawczy zbadał izotopy żelaza, chromu, molibdenu i cyrkonu w 15 skałach ziemskich i sześciu próbkach księżycowych pobranych przez astronautów programu Apollo. Analiza potwierdziła ścisły związek Ziemi z Księżycem, znany już z innych badań izotopowych. Jednak zespół ten poszedł dalej, porównując stosunki izotopowe ze składem Ziemi, aby przetestować różne scenariusze dotyczące wielkości i składu Thei.
Płaszcz Ziemi zawiera Klucz
Kluczowa wskazówka pochodzi ze stopionego jądra Ziemi, które powstało na początku historii planety i gromadziło ciężkie pierwiastki, takie jak żelazo i molibden. Proces ten zubożył płaszcz Ziemi (warstwa pomiędzy skorupą a jądrem) w te pierwiastki. Całe żelazo znalezione dzisiaj w płaszczu prawdopodobnie przybyło po utworzeniu się rdzenia, prawdopodobnie dostarczone przez Theię podczas uderzenia.
Jak wyjaśnia członek zespołu Tosten Klein: „Skład ciała archiwizuje całą historię jego powstania, łącznie z miejscem jego powstania.” Sugeruje to, że Theia dostarczyła znaczną część żelaza do płaszcza Ziemi.
Argument na rzecz wewnętrznego układu słonecznego
Aby udoskonalić swój model, zespół porównał sygnatury izotopowe Ziemi i Thei z sygnaturami znalezionymi w meteorytach – fragmentach asteroid, które powstały wraz z planetami. Skład Ziemi odpowiada mieszaninie znanych typów meteorytów z różnych części Układu Słonecznego. Jednakże przewidywany skład Thei nie odpowiada żadnemu znanemu typowi meteorytu. Oznacza to, że Theia mogła powstać z nieznanych wcześniej materiałów, co wzmacnia argument, że powstała bliżej Słońca niż Ziemi.
To odkrycie podważa poprzednie modele, które pozycjonowały Theię jako osobę z zewnątrz z zewnętrznego Układu Słonecznego. Sugeruje to, że wczesny wewnętrzny Układ Słoneczny był bardziej zatłoczonym i dynamicznym środowiskiem, niż wcześniej sądzono.
Nowe badania pokazują, że Ziemia i Teia były prawdopodobnie sąsiadami we wczesnym Układzie Słonecznym, zrodzonymi z tych samych materiałów i w tych samych warunkach. To zrozumienie nie tylko udoskonala naszą wiedzę na temat powstawania Księżyca, ale także rodzi szersze pytania dotyczące migracji planet i rozmieszczenia materiałów we wczesnym Układzie Słonecznym.
