Kollisionsteorin
Hypotesen om en jättekollision innebär att månen skapades av spillrorna från en kollision mellan den unga jorden och en protoplanet av Mars-storlek. Detta är den mest populära vetenskapliga hypotesen för månens bildning.
Bevisen för denna hypotes kommer från månprover som visar att:
- Månens yta var en gång i tiden smält.
- Månens till synes relativt lilla järnkärna och en lägre densitet än jorden, och
- Bevis för liknande kollisioner i andra stjärnsystem (som resulterar i "skräpskivor").
Den kolliderande kroppen kallas ibland för Theia, efter den mytiska grekiska titan som var mor till månens gudinna Selene.
Det finns flera obesvarade frågor med denna hypotes. Månens isotopförhållanden för syre är i stort sett identiska med jordens, och det finns inga tecken på att någon annan solkropp skulle ha bidragit. Månproverna har inte heller de förväntade förhållandena av flyktiga ämnen, järnoxid eller siderofila ämnen (kemiska ämnen som binder sig till järn), och det finns inga bevis för att jorden någonsin haft det magmahav som hypotesen förutsätter.
Konstnärsbild av det gigantiska nedslag som tros ha bildat månen.
Kontext
Jordens relativt stora naturliga satellit, månen, är unik. Under Apolloprogrammet fördes stenar från månens yta till jorden. Radiometrisk datering av dessa stenar har visat att månen är 4527 ± 10 miljoner år gammal, cirka 30-55 miljoner år yngre än andra kroppar i solsystemet. Nya bevis tyder på att månen bildades ännu senare, 4,48 ± 0,02 Ga, eller 70-110 Ma efter solsystemets start. Ett annat anmärkningsvärt drag är månens relativt låga densitet, vilket måste betyda att den inte har en stor metallisk kärna, vilket andra jordiska kroppar i solsystemet har. Månen har en sammansättning som i stort sett liknar jordens mantel och skorpa tillsammans, utan jordens kärna. Detta har lett till hypotesen om jättekollision: tanken att månen bildades under en jättekollision mellan protojorden och en annan protoplanet.
Den nedslagande enheten, som ibland kallas Theia, tros ha varit lite mindre än planeten Mars. Theia kolliderade med jorden omkring 4,533 Ga. Modellerna visar att när en impaktor av denna storlek slog mot protojorden i en låg vinkel och med relativt låg hastighet (8-20 km/s eller 5,0-12,4 mi/s) kastades mycket material från mantlarna (och protokrustorna) på protojorden och impaktorn ut i rymden, där en stor del av det stannade kvar i omloppsbana runt jorden. Detta material skulle så småningom bilda månen.
Men de metalliska kärnorna från impaktorn skulle ha sjunkit genom jordmanteln för att smälta samman med jordens kärna och på så sätt tömma månen på metalliskt material. Hypotesen om ett jättenedslag förklarar alltså månens onormala sammansättning. Ejekta i omloppsbana runt jorden kan ha kondenserats till en enda kropp inom några veckor. Under inflytande av sin egen gravitation har det utskjutna materialet blivit en mer sfärisk kropp: månen.
De radiometriska åldrarna visar att jorden existerade redan minst 10 miljoner år före nedslaget, tillräckligt med tid för att jordens primära mantel och kärna skulle kunna differentieras. När nedslaget inträffade sköts endast material från manteln ut och jordens kärna av tunga grundämnen lämnades orörd.
Konsekvenser
Kollisionen fick viktiga konsekvenser för den unga jorden. Den frigjorde en enorm mängd energi, vilket gjorde att både jorden och månen blev helt smälta. Omedelbart efter nedslaget var jordens mantel i kraftig konvektion, och ytan var ett stort magmahav. Planetens första atmosfär måste ha blåsts bort helt och hållet av den enorma mängd energi som frigjordes. Man tror också att nedslaget förändrade jordens axel och gav upphov till den stora axiella lutning på 23,5° som är ansvarig för jordens årstider (en enkel, idealisk modell av planeternas ursprung skulle ha en axial lutning på 0° utan några igenkännbara årstider). Den kan också ha påskyndat jordens rotation.
Nya bevis
Analyser av månberg som Apollo-astronauterna tog med sig verkar visa spår av Theia. Forskarna hävdar att detta bekräftar teorin om att månen skapades genom en katastrofal kollision. En del forskare är förvånade över att skillnaden mellan det Theia-material som hittats i månens stenar och i jorden är så liten.
Frågor och svar
F: Vad är hypotesen om jättelika nedslag?
S: Hypotesen om jättesmällen innebär att månen skapades av spillrorna från en kollision mellan den unga jorden och en protoplanet av Mars storlek.
F: Vilka är bevisen för hypotesen om jättelika nedslag?
S: Bevisen för denna hypotes kommer från månprover som visar att månens yta en gång var smält, månens uppenbarligen relativt lilla järnkärna och en lägre densitet än jorden, och bevis för liknande kollisioner i andra stjärnsystem (som resulterar i "skräpskivor").
F: Vad är namnet på den kolliderande kroppen i hypotesen om jättesmällen?
S: Den kolliderande kroppen kallas ibland Theia efter den mytiska grekiska titanen som var mor till Selene, månens gudinna.
F: Vilka är de obesvarade frågorna när det gäller hypotesen om jättesmällen?
S: De obesvarade frågorna med denna hypotes är att månens syreisotopförhållanden är i princip identiska med jordens, utan några bevis för ett bidrag från en annan solkropp, månprover har inte förväntade förhållanden av flyktiga element, järnoxid eller siderofila element (kemiska element som binder med järn), och det finns inga bevis för att jorden någonsin hade den magma ocean som hypotesen antyder.
F: Vilken är den främsta vetenskapliga hypotesen för månens bildning?
S: Den vetenskapliga hypotes som förordas för månens bildning är hypotesen om ett jättelikt nedslag.
F: Vilken densitet har månen jämfört med jorden?
S: Månen har en lägre densitet än jorden.
F: Vad är den mytiska grekiska Titan som förknippas med månen i jätteslagshypotesen?
S: I hypotesen om jättesmällen kallas den kolliderande kroppen ibland för Theia, efter den mytiska grekiska Titan som var mor till Selene, månens gudinna.
