Den Dannelsen af Månen er et fænomen generelt skyldes effekten af en protoplaneten mod proto-Jorden , hvilket skaber en ring af affald, der til sidst kom sammen i en enkelt naturlig satellit , den Månen . Imidlertid eksisterer stadig variationer af denne gigantiske virkningshypotese . Andre foreslåede scenarier vedrører f.eks. Indfangning af denne krop, fission, en fælles formation eller kollisioner med planetesimale (dannet af kroppe af asteroidetypen).
Den store gigantiske virkningshypotese antyder, at en krop i Mars- størrelse , kaldet Theia , ville have ramt proto-Jorden og skabt en stor ring af tilvækst omkring Jorden, som derefter akkredrerede til dannelse af månen. Denne kollision fik også Jordens akse til at vippe 23,5 ° og forårsage årstiderne .
Denne model forklarer dog ikke visse oplysninger, der er indsamlet på satellitten. Således synes ilt-isotopforholdet mellem Månen i det væsentlige at være det samme som Jordens. Disse giver dog en unik og tydelig signatur for hver krop i solsystemet . Hvis Theia havde været en separat protoplanet , ville hun sandsynligvis have haft en anden isotopisk iltsignatur end protojorden, ligesom det blandede materiale, der blev skubbet ud. Også Månens titan isotop -forholdet ( 50 Ti / 47 Ti) synes så tæt op ad jorden (ved mindre end fire dele per million), at Månen forventes at indeholde kun en lille mængde af kropsmasse indtastet. I kollision.
Den Månen begynder at danne 4,51 milliarder år siden, cirka 60 millioner år efter dannelsen af solsystemet . Der foreslås adskillige formningsmekanismer, herunder spaltning af månen fra jordskorpen ved hjælp af centrifugalkraft (hvilket ville kræve en indledende rotationshastighed på jorden, der er for høj), tyngdefangsten af en præformet måne en urealistisk udvidet jordatmosfære til at sprede energien fra den forbipasserende måne) og co-dannelsen af jorden og månen i den oprindelige tilvækstningsskive (hvilket ikke forklarer metallenes forsvinden i månen). Disse antagelser kan heller ikke forklare Jord-Månesystemets høje vinkelmoment .
Således er den dominerende hypotese, at Jorden-Månesystemet blev dannet efter en stor påvirkning af en krop, der svarer i størrelse til Mars (kaldet Theia , Selens mor i græsk mytologi ) med forjorden ; det kaldes den gigantiske virkningshypotese . Påvirkningen projicerer derefter materialer i Jordens bane, som ved tilvækst til sidst danner Månen. Månens anden side har en skorpe, der er 48 km tykkere end det synlige ansigt. En mulig (men ikke enighed) forklaring ville være, at Månen ville være fusioneret fra materialerne i to forskellige kroppe.
Denne hypotese er, selvom den er ufuldkommen, den, der bedst forklarer egenskaberne ved det nuværende Jord-Månesystem og de tilgængelige beviser. Atten måneder før konferencenOktober 1984Om månens oprindelse udfordrer arrangørerne Bill Hartmann, Roger Phillips og Jeff Taylor deres kolleger til måneforskere: ”Du er atten måneder gammel. Gå tilbage til dine Apollo- data , gå tilbage til din computer, gør hvad du skal gøre, men beslut dig. Kom ikke til vores konference, medmindre du har noget at sige om Månens fødsel ” . Konferencen afholdes i Kona , Hawaii , og den gigantiske virkningshypotese ser ud til at være den mest konsensusteori.
”Før konferencen var der tilhængere af de tre 'traditionelle' teorier plus et par mennesker, der begyndte at tage den kæmpe indflydelse alvorligt, og der var et enormt sløvt samfund, der ikke troede, at debatten nogensinde ville blive løst. Derefter var der praktisk talt kun to grupper: den kæmpe slagkamp og agnostikerne. "
- Dana Mackenzie, The Big Splat eller How Our Moon Came to Be
Ifølge referencehypotesen kolliderer en proto-jord, der svarer til den nuværende og en anden protoplanet svarende til Mars (halvdelen af jordens diameter og en tiendedel af dens masse). Sidstnævnte kaldes undertiden Theia , navnet på moderen til Selene , Månens gudinde i græsk mytologi . Dette dimensionelle forhold er nødvendigt for at det resulterende system skal have tilstrækkelig vinkelmoment til at matche den nuværende orbitalkonfiguration. Dette får en betydelig mængde materiale til at blive skubbet væk fra Jorden. Slaglegemet, skorpen og en del af jordens kappe forskydes. Slaglegemet bringer meget af kernejernet til jorden og kaster en stor mængde affald i jordens bane. Månen dannes ved tilvækst af en del af denne sky af affald på meget kort tid i størrelsesordenen et århundrede.
Computer simuleringer viser behovet for en del af attrappen at desintegrere til dannelse af en lang arm af materiale som derefter saks. Jordens asymmetriske form efter kollisionen får dette materiale til at sætte sig i en bane omkring hovedmassen. Energien involveret i denne kollision ville være usædvanlig: måske ville milliarder tons materiale være fordampet og smeltet. I nogle dele af Jorden siges temperaturen at have nået 10.000 ° C.
Den relativt lille jern kerne af Månen (sammenlignet med andre klippefyldte planeter og andre satellitter i solsystemet ) forklares ved det faktum, at Theia kerne fusioneret hovedsagelig med den af jorden. Manglen på flygtige stoffer i måneprøver forklares også delvist af kollisionens energi. Dette ville have smeltet det ydre lag på jorden og således dannet et hav af magma . Den energi, der frigives under genoptagelse af stof, der kredser om Jorden, ville have været tilstrækkelig til at smelte en stor del af Månen, hvilket førte til dannelsen af et magisk magisk hav ; dens dybde anslås at variere fra 500 km til 1.737 km . Hypotesen valideres ved udtømningen af zink isotoper på Månen.
Den nyoprettede måne kredser derefter omkring en tiendedel af den nuværende måneafstand, før den gradvist aftager på grund af tidevandsacceleration, der overfører vinkelmomentet for de to organers rotation til Månens orbitalbevægelse. I denne proces roterer Månen synkront med Jorden, så den ene side af Månen konstant vender mod Jorden med forsiden opad . Derudover ville Månen have ramt og inkorporeret alle Jordens allerede eksisterende små satellitter, som ville have delt Jordens sammensætning inklusive dens isotopiske overflod. Den Månens geologi har siden været uafhængig af Jorden.
Det antages, at kæmpe påvirkninger var almindelige i de tidlige dage af solsystemet. Computersimuleringer af kæmpe påvirkninger producerer resultater, der er i overensstemmelse med massen af månekernen og jordmånesystemets vinkelmoment. Disse simuleringer viser også, at det meste af månen kører væk fra slaglegemet snarere end proto-Jorden. Men nyere simuleringer antyder, at en større del af månen stammer fra proto-jorden. Andre kroppe i det indre solsystem som Mars og Vesta har, afhængigt af meteoritterne, der kommer fra dem, isotopiske sammensætninger af ilt og wolfram, der er meget forskellige fra jordens. Omvendt har Jorden og månen næsten identiske isotopiske sammensætninger. Den isotopiske udligning af jorden-månesystemet kunne forklares ved en blanding efter påvirkning af det fordampede materiale inden tilvækst på de to stjerner, selvom dette stadig diskuteres. Den relativt nylige lunan- vulkanisme eller den tidligere eksistens af et planetarisk magnetfelt til satellitten forklares heller ikke med denne model. Desuden er de flygtige elementer på Månen ikke så udtømte som forventet af en sådan energisk påvirkning.
I 2001 rapporterede et hold fra Carnegie Institute i Washington den mest præcise måling af isotopiske signaturer af måneklipper. Til deres overraskelse udviser klipperne i Apollo- programmet den samme isotopiske signatur som klipperne på Jorden, men de adskiller sig fra næsten alle andre legemer i solsystemet. Denne observation er uventet, fordi man derefter troede, at de fleste af de materialer, der dannede Månen, kom fra Theia, men det blev meddelt i 2007, at der var mindre end 1% chance for, at Theia og Jorden havde identiske isotopiske signaturer. Andre Apollo-måneprøver, der blev undersøgt i 2012, har den samme titaniumisotopsammensætning som Jorden, hvilket er i modstrid med, hvad der forventes, hvis Månen dannes langt fra Jorden eller stammer fra Theia. Ligeledes indikerer en undersøgelse fra 2013, at vandet indeholdt i månens magma ikke kan skelnes fra det fra kulstofholdige chondritter og stort set det samme som jorden i isotopisk sammensætning .
For at hjælpe med at løse disse problemer postulerer en ny teori, der blev offentliggjort i 2012, at to kroppe - hver fem gange størrelsen på Mars - kolliderede og derefter huskedes og dannede en stor skive af blandet affald, der i sidste ende dannede Jorden og månen.
I 2017 kom planetologer ved Weizmann-instituttet med en ny teori, der antyder, at Månen blev skabt af et voldsomt brusebad af kosmisk affald, der gentagne gange hamrede den spirende Jord gennem millioner af år. De bestemmer, at en række mindre, mindre katastrofale påvirkninger, som sandsynligvis var hyppigere i de tidlige dage af solsystemet, kunne detonere nok klipper på jorden og placere dem i kredsløb til at danne små naturlige satellitter. Da gentagne påvirkninger skabte flere affaldskugler, kunne affaldet fusionere over tid til en enkelt stor, mere massiv måne. Dette scenario ville være mere kompatibelt med begrænsningerne for kemisk sammensætning og vinkelmoment og ville kræve mindre specifikke forhold end for kollisionen mellem proto-Jorden og Theia.
I 2018 udvikler forskere ved Harvard og UC Davis computermodeller, der viser, at et muligt resultat af en planetarisk kollision er, at det skaber en synestia , en masse af fordampet sten og metal, der danner en sky. Torik af gas og stenfragmenter, der strækker sig ud over månebane. Faktisk tager den klassiske model ikke højde for visse karakteristika ved Månen, såsom dens mangel på flygtige elementer sammenlignet med Jorden.
I henhold til denne nye variant af den gigantiske påvirkning fører percussionen af en mindre proto-jord til fordampning og blanding af jordskorpen og kappen med slaglegemets materialer: der dannes en synestia. Således ville Månen være resultatet af tilvæksten af stenfragmenter i løbet af få årtier, da synestierne til sidst krymper og køler, mens de flygtige elementer forbliver i dampskyen og gradvist slutter sig til Jorden under dens lange afkøling.
En anden mulighed er, at jorden før den kæmpe påvirkning havde en eller flere normale satellitter, der delte sin makeup. Som et resultat af påvirkningen dannede månen sig tættere på Jorden end disse satellitter, og spiraliserede sig derefter udad og kolliderede med dem. Dette ville forklare den lignende sammensætning af Månen som Jordens.
Densitet af
forskellige kroppe | ||||||
Legeme | Densitet g / cm 3 |
|||||
---|---|---|---|---|---|---|
Kviksølv | 5.4 | |||||
Venus | 5.2 | |||||
jorden | 5.5 | |||||
Måne | 3.3 |
Denne hypotese hævder, at Månen blev fanget af Jorden. Denne model var populær indtil 1980'erne, og nogle punkter til fordel er Månens størrelse, bane og tidevandslås.
Et problem er at forstå fangemekanismen. Et tæt møde mellem to planetariske kroppe resulterer normalt i en kollision eller en ændring i banerne. For at denne hypotese kunne fungere, ville det have været nødvendigt for en stor atmosfære at være til stede omkring den tidlige jord, hvilket ville bremse bevægelsen af månen ved luftbremsning, før den kunne flygte. Denne hypotese kan også forklare de uregelmæssige satellitbaner hos Jupiter og Saturn .
Common-Donor Capture- teorien forklarer de isotopiske ligheder mellem jordskorpen og månen. Kviksølv foreslås som donor, fordi prøverne fra Jorden og Månen falder på nøjagtig den samme splitlinie som enstatitkondritterne antages at stamme fra Kviksølv eller regionen omkring planeten. Trykfølsomme silicium isotop undersøgelser er enige i at bekræfte, at mineraler på Månens og Jordens overflade stammer under højt tryk, formentlig fra inde i en anden planet. Kviksølv, der er blevet frataget meget af sin stenmantel, er en passende donorkandidat. I scenariet om Månens oprindelse nær Solsystemets centrum kunne Venus have bidraget som springbræt ved hjælp af tyngdekraften .
Dette er en gammel, nu diskrediteret hypotese om, at en gammel, hurtigt roterende jord udviste et stykke af sin masse. Dette blev foreslået af George Darwin (søn af Charles Darwin ) i 1879 og bevarede en vis popularitet indtil Apollo- programmet . Den østrigske geolog Otto Ampherer foreslog også i 1925 fremkomsten af månen som årsag til kontinentaldrift .
Det foreslås derefter, at Stillehavet repræsenterer aret af denne begivenhed. Det vides nu, at den oceaniske skorpe, der udgør dette bassin, er relativt ung, omkring 200 millioner år gammel eller derunder, mens Månen er meget ældre. Månen er ikke lavet af en oceanisk skorpe, men af et materiale, der ligner en planetarisk kappe , der kommer fra førjord til prækambrium.
Tilvæksthypotesen antyder, at Jorden og Månen dannedes sammen som et dobbelt system fra solsystemets oprindelige tiltrædelsesdisk eller endda et sort hul . Problemet med denne hypotese er, at den ikke forklarer Jord-Månesystemets vinkelmoment , eller hvorfor Månen har en relativt lille jernkerne sammenlignet med Jordens (25% af dens radius sammenlignet med 50% for Jorden) .
Hollandske videnskabsmænd Rob de Meijer og Wim van Westrenen foreslog i 2010, at Månen muligvis er dannet af en nuklear eksplosion forårsaget af centrifugalkraften i en roterende proto-Jord. Centrifugalkraften ville have koncentreret tunge grundstoffer som thorium og uran på ækvatorplanet og ved grænsen mellem den ydre kerne og jordens kappe . Hvis koncentrationerne af disse radioaktive elementer var høje nok, kunne det have ført til en nuklear kædereaktion, der blev superkritisk og forårsagede, at en nuklear eksplosion skød månen ud i kredsløb. En type naturlig atomreaktor er allerede blevet observeret på Jorden i meget mindre skala i Gabon .
I 2011 teorieres det, at en anden måne eksisterede for en milliard år siden og senere påvirkede Månen som en del af tilvækstsprocessen i dannelsen af Månen.
I 2013 antager en hypotese, der kun præsenteres som en mulighed, at Jorden ville have fanget Månen ved Venus .
I 2017 viser uran-bly-datering af fragmenter af zirkon af Apollo 14 , at månens alder er omkring 4,51 milliarder år.
I 2020 konkluderer et team af forskere fra NASAs Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), at Månens undergrund kan være rigere på metaller, som jern og titanium, end tidligere antaget. Andre forskere rapporterer, at månen dannede sig omkring 4,425 ± 0,025 Ga, cirka 85 millioner år tidligere end forventet, og var vært for et magmatisk hav i meget længere tid end tidligere antaget (i ~ 200 millioner år). År).