Jak powstał Księżyc?

Jak to "jak powstał"? - ktoś zapyta. Normalnie przecież! Tak jak Ziemia i inne planety naszego Układu Słonecznego, czyli z obłoku materii, z tego, czego nie zdołało wykorzystać Słońce. Okazuje się jednak, że scenariusz wydarzeń mógł być zupełnie inny. Księżyc jest znacznie bardziej tajemniczy, niż nam się to wydaje.
Gdyby oba ciała uformowały się w tym samym czasie z obłoku materii, powinny mieć taki sam skład chemiczny. A nie mają. Na Księżycu jest na przykład znacznie mniej żelaza. Jądro księżycowe to zaledwie 4% masy całego ciała niebieskiego, podczas gdy jądro Ziemi skupia 30% jej masy.
Pomysły na pochodzenie Księżyca były przeróżne. Sugerowano, że mógł on powstać w innych rejonach Układu Słonecznego i został przez Ziemię przechwycony. Ta teoria upadła po wizytach astronautów na Srebrnym Globie i pobraniu jego próbek. Okazało się, że skład izotopowy jest taki sam jak ziemski. Księżyc - mówiono - mógł też powstać "z winy" samej Ziemi. Pierwotna Ziemia miała tak szybko obracać się wokół własnej osi, że jej kawałek po prostu oderwał się i utworzył Księżyc. Szramą po tym zdarzeniu miałby być Ocean Spokojny. Ocean jednak nie ma więcej niż 200 mln lat, a próbki skał pobrane z Księżyca są znacznie starsze.

księżyc
Księżyc, jakim widzimy go dzisiaj. Źródło

Wreszcie w latach 70-tych XX wieku dwaj uczeni William K. Hartmann i Donald R. Davis sformułowali teorię wielkiego zderzenia. Według niej w Ziemię tuż po jej powstaniu - tuż, czyli po około 35 milionach lat - doszło do zderzenia naszej planety z ciałem niebieskim wielkości Marsa. No dobrze, ale skąd się ono wzięło? Prawdopodobnie uformowało się na tej samej orbicie, jednak 60 st. za lub przed Ziemią. Stopniowo przybierało na masie zbierając krążącą luzem materię niczym wata cukrowa, aż w końcu przybrała takie rozmiary, że stało się jasne, że na tej orbicie jest o jedną planetę za dużo. Thea - bo takie imię nadali sprawczyni katastrofy niemieccy uczeni (Thea była wg mitologii matką Selene, a Selene to bogini Księżyca) - uderzyła w Ziemię pod bardzo ostrym kątem. Właściwie prawie się o nią otarła. Płaszcze obu ciał uległy skruszeniu i razem z płynną magmą wyrwaną z Ziemi skupiły się w gromadę, która po kilku dniach ponownie uderzyła w naszą planetę. Tym razem kąt był znacznie ostrzejszy. Pierwiastki (głównie żelazo) tworzące jądro Thei weszły w skład jądra ziemskiego. Ziemia, na której temperatura w skutek kolizji wzrosła do około 10000 st C, uległa stopieniu. Ponowne uderzenie wyrzuciło na jej orbitę płynną magmę. Z magmy tej w ciągu prawdziwego mgnienia oka jak na skalę kosmiczną, czyli w okresie od 1 roku do 100 lat uformował się Księżyc. Pierwotnie znajdował się znacznie bliżej niż obecnie, bo w odległości 22,5 tys. km (teraz, przypomnijmy, jest oddalony od Ziemi średnio o 384 tys. km). Młody Księżyc znalazł się tuż za granicą Roche'a. Gdyby materia wyrzucona z Ziemi i unicestwionej w skutek wybuchu Thei znazła się trochę bliżej, satelita nigdy by nie powstał.
Tarcza Księżyca 4 mld lat temu zajmowała na niebie 15 razy więcej miejsca niż obecnie. Siły pływowe były kilka tysięcy razy silniejsze. To właśnie one spowodowały spowolnienie ruchu obrotowego Ziemi (pierwotnie doba trwała 18 godzin). Uformowanie się Księżyca sprawiło, że oś obrotu naszej planety nachyliła się względem ekliptyki o 23,5 st. To z kolei umożliwiło zaistnienie pór roku. Ruch obu ciał został zsynchronizowany, dlatego dzisiaj możemy oglądać tylko jedną stronę Srebrnego Globu. Sam satelita w wyniku pływów właśnie zaczął się od Ziemi oddalać i czyni to nadal w tempie 4 cm na rok. Sama Ziemia również do dzisiaj odczuwa skutki narodzin swojego potomka. Okres obrotu wokół własnej osi cały czas się wydłuża.
Świetnie, Księżyc jest. Co by było jednak, gdyby biedna Thea uderzyła w Ziemię pod innym kątem? Propozycji jest kilka. Po pierwsze mogłyby powstać dwa księżyce. Jeden niechybnie zostałby ściągnięty na powierzchnię planety i doszłoby do kolejnej katastrofy. Po drugie mógłby nie powstać żaden. Wtedy Ziemia miałaby pierścienie podobne do tych otaczających planety-olbrzymy. Odłamki skalne stopniowo byłyby wychwytywane i sciągane, a zatem obserwowalibyśmy nieustanną feerię eksplozji. To znaczy nie mielibyśmy szans obserwować, bo życie najprawdopodobniej nigdy by nie powstało. Thea mogłaby też musnąć naszą planetę i polecieć sobie w siną dal. Albo by została w naszym Układzie Słonecznym na innej orbicie, albo i nie.
Jak to możliwe jednak, że tak wielkie ciało mogłoby znaleźć się w ruchu kolizyjnym z Ziemią? Dzisiaj wydarzeniem jest upadek meteorytu o średnicy 50 m (patrz: katastrofa tunguska), co dopiero zderzenie z planetą o gabarytach Marsa! W tamtych burzliwych czasach podobne katastrofy nie były jednak niczym nadzwyczajnym. W świeżo powstałym Układzie Słonecznym znajdowało się mnóstwo bardzo dużych ciał niebieskich, które stopniowo były wychwytywane i unicestwiane (albo pozostawiane w roli księżyca), bądź też wyrzucane w bliżej nieokreślone rejony.
Propozycja Hartmanna i Davisa nie wyjaśnia oczywiście wszystkiego i pozostaje kilka znaków zapytania. Jest jednak najbardziej prawdopodobna ze wszystkich dotychczas przedstawionych. No, chyba że wkrótce ktoś wpadnie na coś zupełnie innego. Nauka idzie cały czas naprzód, pozostaje czekać.

apogeum
Średnica kątowa Księżyca w momencie apogeum, czyli najdalszego położenia względem Ziemi, i perygeum, czyli najbliższego. Jest różnica. Źródło
6cabc72bfe0b95bb82f1c24df5ea7af9 (kod na Blogbox)

0 komentarze :

Prześlij komentarz