Mantle

Nguồn gốc Mặt trăng và Câu đố Vonfram

Sự hình thành Mặt trăng

Theo giả thuyết va chạm lớn được chấp nhận rộng rãi, Mặt trăng được hình thành cách đây khoảng 4,5 tỷ năm khi một thiên thể cỡ Sao Hỏa có tên Theia va chạm với Trái đất. Các mô phỏng và phân tích đá Mặt trăng cho thấy Mặt trăng chủ yếu bao gồm vật chất từ lớp phủ của Theia, có thành phần tương tự như lớp phủ của Trái đất.

Thành phần hóa học của Mặt trăng

Tuy nhiên, các hành tinh thường có thành phần hóa học riêng biệt. Nếu Theia hình thành ở nơi cách xa Trái đất, thành phần của nó hẳn đã khác và thành phần của Mặt trăng không nên giống với lớp phủ của Trái đất.

Câu đố Vonfram

Một nguyên tố làm phức tạp thêm câu chuyện về nguồn gốc của Mặt trăng là vonfram. Vonfram là một nguyên tố ưa sắt có xu hướng chìm xuống lõi của các hành tinh. Do đó, Mặt trăng và Trái đất phải có lượng vonfram rất khác nhau vì lớp phủ giàu vonfram của Theia đã được kết hợp vào Mặt trăng trong vụ va chạm.

Sự tương đồng về đồng vị

Hai nghiên cứu độc lập đã kiểm tra tỷ lệ của hai đồng vị vonfram trong đá Mặt trăng và mẫu Trái đất. Họ phát hiện ra rằng đá Mặt trăng có nhiều vonfram-182 hơn một chút so với Trái đất, một phát hiện thú vị vì vonfram-182 được tạo ra bởi quá trình phân rã phóng xạ của hafni-182, có thời gian bán hủy ngắn.

Giả thuyết lớp phủ trễ

Giải pháp đơn giản nhất cho câu đố vonfram là giả thuyết lớp phủ trễ. Giả thuyết này cho rằng Trái đất và tiền Mặt trăng ban đầu có tỷ lệ đồng vị vonfram tương tự nhau. Tuy nhiên, Trái đất, lớn hơn và có khối lượng lớn hơn, vẫn tiếp tục thu hút các hành tinh nhỏ sau vụ va chạm, bổ sung vật chất mới vào lớp phủ của mình. Lớp phủ trễ này sẽ có nhiều vonfram-184 hơn so với vonfram-182, trong khi Mặt trăng vẫn giữ được tỷ lệ từ vụ va chạm.

Bằng chứng cho lớp phủ trễ

Giả thuyết lớp phủ trễ được hỗ trợ bởi thực tế là Trái đất có nhiều nguyên tố ưa sắt (nguyên tố ưa sắt) trong lớp phủ của mình hơn dự kiến. Những nguyên tố này đáng lẽ phải chìm xuống lõi nhưng hẳn đã được đưa đến Trái đất sau khi lõi hình thành do các vụ va chạm thiên thạch.

Sự tương đồng của tỷ lệ đồng vị vonfram

Để tiền Mặt trăng khớp với tỷ lệ vonfram của Trái đất, Theia và Trái đất hẳn phải bắt đầu với hàm lượng vonfram rất giống nhau. Để giải quyết câu đố này sẽ cần các nghiên cứu hành tinh sâu hơn, nhưng câu chuyện về nguồn gốc của Mặt trăng đang trở nên rõ ràng hơn.

Vai trò của các hành tinh nhỏ trong quá trình hình thành Mặt trăng

Các mô phỏng đã chỉ ra rằng các vụ va chạm lớn có nhiều khả năng xảy ra hơn giữa các vật thể hình thành gần nhau và do đó có thành phần tương tự. Điều này ủng hộ ý tưởng rằng Theia hình thành tương đối gần Trái đất.

Các hành tinh nhỏ và lớp phủ trễ

Các hành tinh nhỏ tiếp tục bắn phá hệ mặt trời non trẻ sau khi Mặt trăng hình thành. Trái đất đã thu được nhiều vật liệu lớp phủ trễ này hơn Mặt trăng, góp phần hơn nữa vào sự khác biệt trong thành phần của chúng.