Strona główna nauka/tech Czy grawitacja Ziemi nadała Księżycowi wulkaniczną przemianę?

Czy grawitacja Ziemi nadała Księżycowi wulkaniczną przemianę?

8
0


Księżyc, nasz starożytny towarzysz, może być starszy, niż nam się wydaje. Chociaż skały księżycowe sugerują wiek 4,35 miliarda lat, nowe badania wskazują na ukrytą przeszłość przesłoniętą przez ogrzewanie pływowe – kosmiczne wydarzenie, które „przetopiło” ich powierzchnię i zresetowało zegar geologiczny.

To odkrycie nie tylko podważa nasze zrozumienie historii Księżyca, ale także zmienia sposób, w jaki postrzegamy powstawanie ciał niebieskich. Przyszłe misje obiecują odkryć jeszcze głębsze sekrety tego enigmatycznego świata.

Tajemnica wieku Księżyca

Prawdziwy wiek Księżyca pozostaje jedną z jego trwałych tajemnic. Próbki pobrane z jego powierzchni sugerują, że powstał około 4,35 miliarda lat temu, około 200 milionów lat po tym, jak Układ Słoneczny zaczął nabierać kształtu.

Jednak ten harmonogram rodzi pytania wśród naukowców. W chaotycznych początkach Układu Słonecznego zderzenia gruzu z ciałami planetarnymi doprowadziły do ​​powstania planet. Do 200 milionów lat większość tych szczątków została już wchłonięta przez większe ciała niebieskie. W rezultacie wielu badaczy modelujących ewolucję Układu Słonecznego uważa za mało prawdopodobne, aby masywna kolizja, taka jak ta, w wyniku której powstał Księżyc, mogła nastąpić na tak późnym etapie procesu.

„Wulkaniczny lifting” Księżyca

W „dokumencie poglądowym” opublikowanym 18 grudnia w NaturaUniwersytet Kalifornijski w Santa Cruz, profesor Francis Nimmo i jego współautorzy proponują możliwe wyjaśnienie tej rozbieżności: że Księżyc uległ „przetopieniu” 4,35 miliarda lat temu w wyniku przyciągania pływowego Ziemi, powodując powszechne wstrząsy geologiczne i intensywne ogrzewanie. Mówią, że to przetapianie „zresetowałoby” wiek księżycowych skał, maskując prawdziwy wiek Księżyca czymś, co można porównać do wulkanicznego liftingu.

„Przewidujemy, że nie powinno być żadnych skał księżycowych starszych niż 4,35 miliarda lat, ponieważ powinny doświadczyć tego samego resetu” – powiedział Nimmo, profesor nauk o Ziemi i planetach. „Ponieważ to zjawisko ogrzewania miało charakter globalny, nigdzie na Księżycu nie powinno się znaleźć skał znacznie starszych”.

Księżyc jako kosmiczny chronometrażysta

Księżyc fascynuje ludzkość od tysiącleci, a w ciągu ostatnich kilku stuleci ludzie zaczęli się zastanawiać, jak i kiedy powstał Księżyc. Odpowiedź na to pytanie była jednym z powodów wysłania astronautów na Księżyc. Księżyc służy również jako świetlisty odskocznia do zrozumienia bardziej odległych obiektów. Jeśli jednak nie możemy ustalić wieku Księżyca, jak możemy mieć pewność co do dokładnego wieku czegokolwiek poza nim?

Uważa się, że Księżyc narodził się w wyniku zderzenia wczesnej Ziemi z protoplanetą wielkości Marsa – ostatniego gigantycznego zderzenia w historii naszej planety. Czas tego zdarzenia oszacowano na podstawie datowania próbek skał księżycowych, które przypuszczalnie wykrystalizowały z księżycowego oceanu magmy, który istniał po uderzeniu, co określa wiek Księżyca na około 4,35 miliarda lat.

Rozbieżności w szacunkach wieku Księżyca

Jednak wiek ten nie uwzględnia kilku rozbieżności z modelami termicznymi i innymi dowodami, takimi jak wiek niektórych minerałów cyrkonu na powierzchni Księżyca, które sugerują, że Księżyc może mieć nawet 4,51 miliarda lat.

Nimmo i jego współpracownicy wysuwają hipotezę, że przetopienie spowodowane ewolucją orbity Księżyca może być przyczyną częstego występowania skał sprzed około 4,35 miliarda lat – takich jak te zebrane przez amerykańską misję Apollo i inne – a nie pierwszego zestalenia się Księżyca. księżycowy ocean magmy.

Ogrzewanie pływowe i globalny reset

W swojej pracy autorzy wykorzystali modelowanie, aby wykazać, że Księżyc mógł doświadczyć wystarczającego nagrzania przez pływy, aby spowodować ponowne stopienie około 4,35 miliarda lat temu, co mogłoby „zresetować” pozorny wiek powstawania tych próbek księżycowych.

Ogrzewanie pływowe to proces, w którym siły grawitacyjne pomiędzy dwoma ciałami niebieskimi powodują tarcie wewnętrzne, które prowadzi do intensywnego nagrzewania. W przypadku Księżyca efekt ten był prawdopodobnie bardziej wyraźny we wczesnej historii, gdy znajdował się bliżej Ziemi. Według najnowszych modeli, w pewnych okresach swojej początków orbita Księżyca była niestabilna, co powodowało, że narażał go na intensywne siły pływowe z Ziemi, co mogło prowadzić do znaczących zjawisk grzewczych, radykalnie zmieniających geologię Księżyca.

Lekcje z Io i geologii księżycowej

Zespół badawczy dokonuje podobieństw między tym hipotetycznym zdarzeniem grzewczym na Księżycu a obecną aktywnością wulkaniczną obserwowaną na Księżycu. Jupiter księżyc Io, który jest znany jako najbardziej aktywne wulkanicznie ciało w Układzie Słonecznym. Aktywność wulkaniczna na Io jest napędzana przez siły pływowe podobne do tych, które mogły charakteryzować wczesną historię Księżyca, z powszechną aktywnością wulkaniczną i powierzchnią stale przekształcaną przez erupcje.

Naukowcy twierdzą również, że ponowne stopienie Księżyca wyjaśniałoby, dlaczego jest mniej basenów uderzeniowych Księżyca powstałych w wyniku wczesnych bombardowań, niż można by się spodziewać, ponieważ zostałyby one usunięte podczas ocieplenia. Autorzy zakładają, że to wyjaśnienie sugerowałoby, że powstanie Księżyca miało miejsce między 4,43 a 4,53 miliarda lat temu, czyli w górnej granicy poprzednich szacunków wieku.

Nimmo powiedział, że następny etap badań będzie obejmował bardziej złożone symulacje, które udoskonalą naszą wiedzę na temat tego, w jaki sposób ogrzewanie pływowe mogło zresetować zegar geologiczny Księżyca. To, wraz z dodatkowymi próbkami Księżyca z przyszłych misji, powinno rzucić więcej światła na prawdziwy wiek Księżyca.

Patrząc w przyszłość misji księżycowych

Dlatego też niedawny powrót próbek Księżyca z chińskiej misji Chang’e 6 budzi emocje. Próbki te pobrane z niewidocznej strony Księżyca dostarczą bezcennych danych pozwalających zrozumieć procesy, które ukształtowały jego historię. Badaczom szczególnie zależy na sprawdzeniu, czy te nowe próbki potwierdzają koncepcję globalnego resetowania spowodowanego ogrzewaniem pływowym.

Zespół Nimmo przewiduje również bardziej szczegółowe modelowanie w celu dalszego zbadania wpływu ogrzewania pływowego na geologię Księżyca. Chociaż początkowe modele są obiecujące, konieczne będą bardziej złożone i realistyczne symulacje, aby w pełni zrozumieć zakres tych zdarzeń związanych z ogrzewaniem.

Ku kompleksowej historii Księżyca

Artykuł ten nie tylko oferuje świeże spojrzenie na przeszłość Księżyca, ale także otwiera drzwi do bardziej szczegółowych badań nad jego powstawaniem i ewolucją. Wzajemne oddziaływanie geochemii i modelowania symulacyjnego pomaga naukowcom wypełnić luki w historii Księżyca, a ogrzewanie pływowe okazuje się kluczowym mechanizmem pozwalającym zrozumieć cechy geologiczne Księżyca.

„W miarę udostępniania większej ilości danych – szczególnie z bieżących i przyszłych misji księżycowych – zrozumienie przeszłości Księżyca będzie nadal ewoluować” – powiedział Nimmo. „Mamy nadzieję, że nasze odkrycia zainspirują dalsze dyskusje i badania, ostatecznie prowadząc do jaśniejszego obrazu miejsca Księżyca w szerszej historii naszego Układu Słonecznego”.

Odniesienie: „Przetapianie napędzane pływami około 4,35 miliarda lat temu wskazuje, że Księżyc jest stary”, Francis Nimmo, Thorsten Kleine i Alessandro Morbidelli, 18 grudnia 2024 r., Natura.
DOI: 10.1038/s41586-024-08231-0



Link źródłowy