Geneza Księżyca i zagadka wolframu
Formowanie się Księżyca
Zgodnie z powszechnie akceptowaną hipotezą Wielkiego Zderzenia Księżyc uformował się około 4,5 miliarda lat temu, gdy ciało wielkości Marsa zwane Theia zderzyło się z Ziemią. Symulacje i analizy skał księżycowych sugerują, że Księżyc składa się głównie z materiału pochodzącego z płaszcza Thei, który ma podobny skład do płaszcza Ziemi.
Skład chemiczny Księżyca
Jednak planety zazwyczaj mają odrębne składy chemiczne. Gdyby Theia powstała daleko od Ziemi, jej skład powinien być inny, a skład Księżyca nie powinien przypominać składu płaszcza Ziemi.
Zagadka wolframu
Jednym z pierwiastków, który komplikuje historię powstania Księżyca, jest wolfram. Wolfram jest pierwiastkiem lubiącym żelazo, który ma tendencję do opadania w kierunku jąder planet. Dlatego Księżyc i Ziemia powinny mieć bardzo różne ilości wolframu, ponieważ bogaty w wolfram płaszcz Thei zostałby włączony do Księżyca podczas uderzenia.
Podobieństwa izotopowe
Dwa niezależne badania zbadały stosunek dwóch izotopów wolframu w skałach księżycowych i próbkach ziemskich. Odkryły one, że skały księżycowe mają nieco więcej wolframu-182 niż Ziemia, co jest intrygującym odkryciem, ponieważ wolfram-182 jest wytwarzany przez rozpad promieniotwórczy hafnu-182, który ma krótki okres półtrwania.
Hipoteza późnego forniru
Najprostszym rozwiązaniem zagadki wolframu jest hipoteza późnego forniru. Hipoteza ta sugeruje, że Ziemia i proto-Księżyc początkowo miały podobne stosunki izotopów wolframu. Jednak Ziemia, będąc większa i masywniejsza, nadal przyciągała planetoidy po uderzeniu, dodając nowy materiał do swojego płaszcza. Ten późny fornir miałby więcej wolframu-184 w stosunku do wolframu-182, podczas gdy Księżyc zachowałby stosunek z momentu uderzenia.
Dowody na późny fornir
Hipoteza późnego forniru jest poparta faktem, że Ziemia ma w swoim płaszczu więcej siderofilnych pierwiastków (pierwiastków lubiących żelazo) niż się spodziewano. Pierwiastki te powinny były opaść do jądra, ale musiały zostać sprowadzone na Ziemię po utworzeniu jądra przez uderzenia meteorytów.
Podobieństwo stosunków izotopów wolframu
Aby proto-Księżyc odpowiadał stosunkowi wolframu na Ziemi, Theia i Ziemia musiały zacząć z bardzo podobnymi zawartościami wolframu. Rozwiązanie tej łamigłówki będzie wymagało dalszych badań planetarnych, ale historia powstania Księżyca staje się coraz bardziej klarowna.
Rola planetoid w formowaniu się Księżyca
Symulacje wykazały, że jest bardziej prawdopodobne, że duże uderzenia wystąpią między ciałami, które powstały blisko siebie, a zatem mają podobne składy. Wspiera to ideę, że Theia powstała stosunkowo blisko Ziemi.
Planetoidy a późny fornir
Planetoidy kontynuowały bombardowanie młodego Układu Słonecznego również po powstaniu Księżyca. Ziemia pochłonęła więcej tego materiału późnego forniru niż Księżyc, co jeszcze bardziej przyczyniło się do różnic w ich składach.