Studiu: Pământul şi Luna nu au exact aceeaşi compoziţie, aşa cum era de aşteptat
Foto: publika
Luna şi Pământul sunt două corpuri cu o compoziţie mai diferită decât se credea, conform unui nou studiu, publicat luni în revista Nature Geoscience, care aduce în discuţie modele acceptate cu privire la formarea satelitului natural al Terrei, informează marţi Space.com.
Pământul s-a format în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani şi studiile anterioare indică faptul că Luna s-a format la scurt timp după aceea. În ultimele trei decenii, principala teorie cu privire la modalitatea de formare a Lunii susţine că a fost vorba de o coliziune între două protoplanete, sau lumi embrionice. Una dintre acestea era Pământul abia format, iar cealaltă era o protoplanetă de dimensiunea lui Marte, denumită Theia, după zeiţa Lunii în mitologia elenă. "Odată ce s-au liniştit apele, au rămas două corpuri cosmice - Pământul şi Luna", susţine unul dintre autorii acestui nou studiu, Zachary Sharp, planetolog la Universitatea New Mexico din Albuquerque (SUA), scrie agerpres.ro.
Această "ipoteză a unui impact gigantic" pare să explice numeroase detalii cu privire la Pământ şi la satelitul său natural - cum ar fi dimensiunea mare a Lunii raportat la cea a Terrei sau viteza rotaţiilor celor două corpuri. Însă ştiinţa nu este niciodată definitivă, iar în ultimii 20 de ani au apărut din ce în ce mai multe indicii şi dovezi care contrazic această teorie şi sugerează că există multiple alternative.
Modelele computerizate ale teoriei impactului colosal indică deseori că între 70% şi 90% din materialul selenar ar fi trebuit să provină de la Theia. Problema este că majoritatea corpurilor din Sistemul Solar au o structură chimică proprie, şi astfel Pământul, Theia şi implicit Luna, ar trebui să fie diferite între ele din punct de vedere chimic. Însă mostrele de rocă selenară aduse pe Pământ în cadrul misiunilor Apollo indică faptul că Pământul şi Luna sunt extraordinar de asemănătoare din punct de vedere chimic. Pe scurt, mult mai asemănătoare decât ar fi trebuit conform teoriei şi decât indică modelele computerizate. Similarităţile privesc în special izotopii anumitor elemente chimice (izotopii sunt variante ale unui element chimic cu diferite numere de neutroni în nucleii atomici).
Această similaritate extremă a izotopilor unor elemente precum oxigenul a ridicat mari semne de întrebare cu privire la validitatea teoriei impactului cu Theia. Evident că nu poate fi exclusă nici posibilitatea ca proto-Pământul şi Theia să fi fost identice în ceea ce priveşte izotopii de oxigen, însă este o ipoteză considerată extrem de puţin probabilă. O altă variantă ar fi fost că izotopii de oxigen de pe proto-Pământ şi Theia s-au amestecat după coliziune, poate pentru că impactul a fost atât de puternic încât a vaporizat pur şi simplu o mare porţiune din proto-Pământ, porţiune care apoi s-a reagregat formând Luna. Însă acest scenariu ar avea nevoie de nişte condiţii cu totul speciale după care să se fi realizat impactul şi de aceea este, la rândul său, mai puţin probabil, conform oamenilor de ştiinţă.
În cadrul noului studiu, cercetătorii au desfăşurat o serie de măsurători de mare precizie ale nivelurilor izotopilor de oxigen din mai multe mostre de materiale selenare. Ei au descoperit diferenţe subtile dar care apar cu regularitate între compoziţiile izotopilor de oxigen, în funcţie de tipul de rocă selenară examinat, conform lui Zachary Sharp. Acest lucru sugerează că studiile anterioare care au făcut o medie între datele obţinute cu privire la diferiţii izotopi, ignorând însă tipul de roci din care aceştia au fost extraşi, nu ne oferă o imagine corectă a diferenţelor de compoziţie chimică dintre Pământ şi Lună.
"Când am început acest proiect ne aşteptam ca rezultatele noastre să fie similare celor obţinute de studiile anterioare", a explicat coordonatorul noului studiu, Erick Cano, geochimist specialist în izotopi stabili de la Universitatea New Mexico. "Cel mai surprinzător lucru a fost descoperirea unui număr mare de variaţii între mostre selenare individuale", a adăugat el.
Pentru a explica aceste descoperiri, cercetătorii au sugerat că acea coliziune primordială dintre proto-Pământ şi Theia ar fi dus, într-adevăr, la vaporizarea şi amestecarea materiei celor două corpuri. Şi totuşi, Luna şi Pământul aveau compoziţii distincte, dar totuşi foarte similare, conform lui Sharp.
Ulterior, în primul mileniu de după impact, rocile vaporizate din discul de acreţie rămas după ciocnire au provocat "ploi de lavă pe nou formata Lună timp de secole", a mai susţinut Sharp. Interacţiunile fizice şi chimice complexe dintre ploaia de lavă şi oceanul de magmă ce acoperea Luna nou formată ar putea explica compoziţia similară a izotopilor de oxigen din straturile superioare ale solului selenar cu izotopii de oxigen de pe Terra. De cealaltă parte, mostrele extrase de la adâncimi mari, din manta, prezentau izotopi ai oxigenului diferiţi faţă de cei tereştri.
Cea mai importantă implicaţie a acestei concluzii este că modelele impactului dintre proto-Pământ şi Theia nu trebuie să mai ţină cont de compoziţia aproape identică a izotopilor de oxigen tereştri şi selenari. "Cred că astfel deschidem poarta unor scenarii de impact cu totul noi", a adăugat şi Erick Cano.
Pământul s-a format în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani şi studiile anterioare indică faptul că Luna s-a format la scurt timp după aceea. În ultimele trei decenii, principala teorie cu privire la modalitatea de formare a Lunii susţine că a fost vorba de o coliziune între două protoplanete, sau lumi embrionice. Una dintre acestea era Pământul abia format, iar cealaltă era o protoplanetă de dimensiunea lui Marte, denumită Theia, după zeiţa Lunii în mitologia elenă. "Odată ce s-au liniştit apele, au rămas două corpuri cosmice - Pământul şi Luna", susţine unul dintre autorii acestui nou studiu, Zachary Sharp, planetolog la Universitatea New Mexico din Albuquerque (SUA), scrie agerpres.ro.
Această "ipoteză a unui impact gigantic" pare să explice numeroase detalii cu privire la Pământ şi la satelitul său natural - cum ar fi dimensiunea mare a Lunii raportat la cea a Terrei sau viteza rotaţiilor celor două corpuri. Însă ştiinţa nu este niciodată definitivă, iar în ultimii 20 de ani au apărut din ce în ce mai multe indicii şi dovezi care contrazic această teorie şi sugerează că există multiple alternative.
Modelele computerizate ale teoriei impactului colosal indică deseori că între 70% şi 90% din materialul selenar ar fi trebuit să provină de la Theia. Problema este că majoritatea corpurilor din Sistemul Solar au o structură chimică proprie, şi astfel Pământul, Theia şi implicit Luna, ar trebui să fie diferite între ele din punct de vedere chimic. Însă mostrele de rocă selenară aduse pe Pământ în cadrul misiunilor Apollo indică faptul că Pământul şi Luna sunt extraordinar de asemănătoare din punct de vedere chimic. Pe scurt, mult mai asemănătoare decât ar fi trebuit conform teoriei şi decât indică modelele computerizate. Similarităţile privesc în special izotopii anumitor elemente chimice (izotopii sunt variante ale unui element chimic cu diferite numere de neutroni în nucleii atomici).
Această similaritate extremă a izotopilor unor elemente precum oxigenul a ridicat mari semne de întrebare cu privire la validitatea teoriei impactului cu Theia. Evident că nu poate fi exclusă nici posibilitatea ca proto-Pământul şi Theia să fi fost identice în ceea ce priveşte izotopii de oxigen, însă este o ipoteză considerată extrem de puţin probabilă. O altă variantă ar fi fost că izotopii de oxigen de pe proto-Pământ şi Theia s-au amestecat după coliziune, poate pentru că impactul a fost atât de puternic încât a vaporizat pur şi simplu o mare porţiune din proto-Pământ, porţiune care apoi s-a reagregat formând Luna. Însă acest scenariu ar avea nevoie de nişte condiţii cu totul speciale după care să se fi realizat impactul şi de aceea este, la rândul său, mai puţin probabil, conform oamenilor de ştiinţă.
În cadrul noului studiu, cercetătorii au desfăşurat o serie de măsurători de mare precizie ale nivelurilor izotopilor de oxigen din mai multe mostre de materiale selenare. Ei au descoperit diferenţe subtile dar care apar cu regularitate între compoziţiile izotopilor de oxigen, în funcţie de tipul de rocă selenară examinat, conform lui Zachary Sharp. Acest lucru sugerează că studiile anterioare care au făcut o medie între datele obţinute cu privire la diferiţii izotopi, ignorând însă tipul de roci din care aceştia au fost extraşi, nu ne oferă o imagine corectă a diferenţelor de compoziţie chimică dintre Pământ şi Lună.
"Când am început acest proiect ne aşteptam ca rezultatele noastre să fie similare celor obţinute de studiile anterioare", a explicat coordonatorul noului studiu, Erick Cano, geochimist specialist în izotopi stabili de la Universitatea New Mexico. "Cel mai surprinzător lucru a fost descoperirea unui număr mare de variaţii între mostre selenare individuale", a adăugat el.
Pentru a explica aceste descoperiri, cercetătorii au sugerat că acea coliziune primordială dintre proto-Pământ şi Theia ar fi dus, într-adevăr, la vaporizarea şi amestecarea materiei celor două corpuri. Şi totuşi, Luna şi Pământul aveau compoziţii distincte, dar totuşi foarte similare, conform lui Sharp.
Ulterior, în primul mileniu de după impact, rocile vaporizate din discul de acreţie rămas după ciocnire au provocat "ploi de lavă pe nou formata Lună timp de secole", a mai susţinut Sharp. Interacţiunile fizice şi chimice complexe dintre ploaia de lavă şi oceanul de magmă ce acoperea Luna nou formată ar putea explica compoziţia similară a izotopilor de oxigen din straturile superioare ale solului selenar cu izotopii de oxigen de pe Terra. De cealaltă parte, mostrele extrase de la adâncimi mari, din manta, prezentau izotopi ai oxigenului diferiţi faţă de cei tereştri.
Cea mai importantă implicaţie a acestei concluzii este că modelele impactului dintre proto-Pământ şi Theia nu trebuie să mai ţină cont de compoziţia aproape identică a izotopilor de oxigen tereştri şi selenari. "Cred că astfel deschidem poarta unor scenarii de impact cu totul noi", a adăugat şi Erick Cano.