Na początku tego tygodnia astrofizycy z Instytutu Geofizyki w Paryżu zaprzeczyli wersji pochodzenia Księżyc, co do tej pory uważane było za najbardziej prawdopodobne. Zgodnie z tą hipotezą około 4,5 miliarda lat temu bardzo młoda Ziemia zderzyła się z protoplanetą Oni, w wyniku czego powstaje księżyc.
Symulacje komputerowe przeprowadzone przez specjalistów zakwestionowały tę wersję, a także wiele innych naszych pomysłów na temat pochodzenia ciała kosmicznego najbliżej Ziemi.
Redaktorzy MIR 24 wybrali główne wersje pochodzenia satelity i wspólnie z ekspertami rozważyli plusy i minusy popularnych hipotez.
Wersja nr 1: jedna gigantyczna kolizja
Model powstawania uderzeń księżycowych pozostawał dominujący w nauce przez ostatnie trzy dekady. Astrofizycy przyjęli to niemal jednogłośnie po tym, jak w grudniu 1972 roku moduł księżycowy Apollo 17 dostarczył na Ziemię ponad 110 kg księżycowych skał podczas ostatniego lądowania na satelicie.
Analiza składu chemicznego i izotopowego gleby nasunęła naukowcom pomysł, że na wczesnym etapie powstawania Układu Słonecznego Ziemia może zderzyć się z dużym ciałem niebieskim – protoplanetą, której wymiary byłyby współmierne do dzisiejszego Marsa, czyli około 10, 7% masy Ziemi.
„Dla obu ciał niebieskich zdarzenie to było katastrofalne, a materiał, który został wyrzucony w wyniku tego zderzenia, przez wiele tysiącleci częściowo pozostawał na orbicie Ziemi, dzięki czemu w wyniku ewolucyjnego ściskania ziemia powstał satelita”, mówi Doktor nauk fizycznych i matematycznych, starszy pracownik naukowy w Instytucie Badań Kosmicznych Rosyjskiej Akademii Nauk Alexander Rodin.
Nazwy ciał niebieskich są tradycyjnie podawane w języku greckim, mitologicznym. Dlatego też hipotetyczna protoplaneta została nazwana na cześć jednej z tytanicznych sióstr Teia, która według wierzeń starożytnych Greków była matką Selene (Księżyc). Połączenie między Ziemią a satelitą okazało się tak silne, że z czasem Księżyc zaczął powodować przypływy i odpływy na Niebieskiej Planecie.
To z kolei stworzyło warunki do pojawienia się na mokrym podłożu pierwszych elementów życia biologicznego (nukleotydów) z najprostszych związków azotowych, mieszaniny fosforanów i węglowodanów. W ten sposób pod wpływem aktywności księżyca i światła słonecznego na powierzchni Ziemi powstało pierwsze „laboratorium” kształtowania przyszłego życia.
Teorię megawybuchu potwierdza fakt, że jądro ziemskiego satelity jest za małe dla planety, która powstała jednocześnie z Ziemią (promień jądra Księżyca wynosi około 240 kilometrów). Ponadto skład Księżyca jest znacznie bardziej jednorodny niż naszej planety. Wszystko zdawało się przekonywać naukowców do punktu widzenia, że przyczyną narodzin Księżyca była protopiękna Teia.
Astronomowie z paryskiego Instytutu Geofizyki byli podejrzliwi co do słuszności tak pięknej hipotezy. Zdezorientowany składem chemicznym płaszcza ziemskiego i gleby księżycowej. Coś było nie tak. W rezultacie paryscy astronomowie rozpoczęli wieloletni eksperyment, który właśnie się zakończył.
Podczas tego eksperymentu przeprowadzili 1,7 miliarda symulacji komputerowych zderzenia Ziemi i Theia i odkryli, że masa hipotetycznego ciała niebieskiego, z którym zderzyła się Ziemia, nie może przekraczać 15% masy naszej planety.
W przeciwnym razie płaszcz ziemski zawierałby wielokrotnie więcej niklu i kobaltu, a obecne w nim lekkie izotopy pierwiastków promieniotwórczych, na przykład izotop helu-3, już dawno wyparowałyby z księżycowej gleby.
Wersja #2: teoria wielokrotnego bombardowania
„Najnowsze francuskie badania potwierdzają przypuszczenie, że doszło do więcej niż jednej kolizji – było ich wiele” – wyjaśnia dr Rodin. „Przyszły materiał do powstania satelity gromadził się przez miliony lat na orbicie Ziemi, a same bombowce były znacznie mniejsze niż hipotetyczna Theia.” …
Jednak według naukowca odkrycie to nie spowodowało epokowej rewolucji. W ostatnich dziesięcioleciach Księżyc pozostaje nie tylko najczęściej badanym, ale także najaktywniej badanym obiektem w Układzie Słonecznym. Każdego roku naukowcy otrzymują coraz więcej nowych danych do dyspozycji naukowców, które obalają jedną z istniejących hipotez.
„Symulacje komputerowe pomagają nam tylko symulować określone warunki. Meteorolodzy pracują mniej więcej w ten sam sposób, określając pogodę na najbliższą przyszłość. Ale doskonale rozumiemy, że nawet prognoza na jutro może się mylić. Co możemy powiedzieć o takich globalnych wydarzeniach, jak narodziny żywej materii, powstanie Księżyca czy Ziemi”- zauważył naukowiec.
Zgadzam się z nim i Doktor nauk fizycznych i matematycznych, kierownik Zakładu Badań Księżyca i Planet Instytutu im. P. K. Sternberg Moskiewski Uniwersytet Państwowy Władimir Szewczenko.
Według niego francuscy astrofizycy wyprzedzili o kilka lat rosyjskiego naukowca, dyrektora Instytutu Geochemii VIVernadsky Erica Galimova, który przeanalizował hipotezę protoplanety Teil i był jednym z pierwszych w nauce światowej, którzy potrafili rozsądnie obalić to. To prawda, czysto teoretycznie. Teraz jego teoria uzyskała eksperymentalne potwierdzenie.
Wersja numer 3: hipoteza „siostra”
Hipoteza, do której dziś skłania się wielu rosyjskich naukowców, brzmi tak: Księżyc i Ziemia powstały stosunkowo jednocześnie z jednej chmury gazu i pyłu. Stało się to około 4,5 miliarda lat temu, co potwierdzają dane datowania radioizotopowego próbek meteorytów, tzw. chondrytów.
„Zarodek” Ziemi przyciągnął maksymalną liczbę cząstek w strefie ich dostępności, a z pozostałych fragmentów na orbicie powstał satelita o mniejszym rozmiarze, ale podobnym składzie chemicznym.
„Ta teoria usuwa wątpliwe pytania dotyczące parametrów geochemicznych gleby księżycowej” – wyjaśnia Władimir Szewczenko. – Gdyby doszło do mega-uderzenia, Księżyc musiałby zawierać tę samą substancję, z której składała się w tej chwili Ziemia i byłby znacznie bardziej podobny do Ziemi niż jest teraz – podsumowuje profesor.
To prawda, że tak piękna hipoteza o wspólnej chmurze przodków niewiele wyjaśnia. Na przykład, dlaczego orbita Księżyca nie leży w płaszczyźnie równika Ziemi i dlaczego jej rdzeń żelazno-niklowy jest tak miniaturowy w porównaniu z naszym.
Wersja numer 4: hipoteza niewoli planety lub „małżeństwa”
Jedną z najciekawszych hipotez, choć mającą najmniej dowodów, jest hipoteza, że Księżyc został pierwotnie uformowany jako niezależna planeta w Układzie Słonecznym. W wyniku odchylenia ciała niebieskiego od jego orbity (tzw. perturbacji) planeta niejako „zgubiła swój kurs” i weszła na orbitę eliptyczną przecinającą się z Ziemią.
Podczas jednego z podejść Księżyc wpadł w pole ziemskiej grawitacji i zamienił się w swojego satelitę.
Amerykańscy astronomowie pod kierownictwem Thomasa Jacksona Xi byli zainteresowani tą teorią nie z powodów akademickich. Faktem jest, że legendy starożytnego ludu afrykańskiego Dogoniopowiadał o czasach, kiedy na nocnym niebie nie było drugiej gwiazdy - Księżyca.
Pomimo tego, że teoria ta nie pasowała do akademickich hipotez „Wielkiej Trójki” na temat pochodzenia satelity, została poważnie omówiona przez grupę naukowców kierowaną przez Siergieja Pawłowicza Korolowa podczas projektowania automatycznej stacji opadania.
Naukowcy musieli „na ślepo” zdecydować, w jaki sposób powstał księżyc. Od ich wniosków zależał sukces lądowania stacji. Wszakże gdyby Księżyc krążył wokół Ziemi przez miliardy lat, bez gęstej atmosfery na jego powierzchni, powinna była nagromadzić się wielometrowa warstwa pyłu spadającego z kosmosu.
Gdyby tak było, stacja, która miała wylądować na firmamencie Księżyca, po prostu by utonęła.
Naukowcom wyraźnie spodobało się założenie, że Księżyc został schwytany przez Ziemię stosunkowo niedawno. W takim przypadku jego powierzchnia powinna nadal być solidna. Dlatego też aparat lądowania również zdecydował się na ten scenariusz.
To prawda, że ta teoria ma więcej sprzeczności niż inne wersje pochodzenia satelity. Na przykład, dlaczego izotopy tlenu na Księżycu i Ziemi mają taką tożsamość?
Albo dlaczego Księżyc obraca się w tym samym kierunku co Ziemia, podczas gdy księżyce uchwycone przez Jowisza – Io, Europa, Ganimedes i Callisto – obracają się wstecz, czyli w przeciwnym kierunku niż Jowisz.
Tak czy inaczej, nawet stosunkowo „składane” i „atrakcyjne” hipotezy nie dają dokładnego opisu tego, jak dokładnie pojawiła się nocna gwiazda na horyzoncie Ziemi. Jednak takie niespójności są obserwowane przy opisywaniu wszelkich innych zjawisk fizycznych tej skali, zauważa Alexander Rodin.
Każde nowe odkrycie, nawet dokonane w warunkach ziemskich, może w każdej chwili podważyć każdą „ustanowioną” w nauce hipotezę. Nawet o pochodzeniu Ziemi - nie tak jak jej satelita.
