Óriás becsapódás hipotézis
Az óriás becsapódási hipotézis szerint a Hold a fiatal Föld és egy Mars méretű protobolygó ütközésének törmelékéből jött létre. Ez a Hold keletkezésének kedvelt tudományos hipotézise.
Ezt a hipotézist a Hold-minták bizonyítják, amelyek azt mutatják, hogy:
- a Hold felszíne egykor olvadt volt
- a Hold látszólag viszonylag kicsi vasmagja és a Földnél kisebb sűrűsége, valamint
- bizonyíték hasonló ütközésekre más csillagrendszerekben (amelyek "törmelékkorongokat" eredményeznek).
Az ütköző testet néha Theiának nevezik a mitikus görög titánról, aki Szeléné, a Hold istennőjének anyja volt.
Ezzel a hipotézissel kapcsolatban számos megválaszolatlan kérdés merül fel. A holdi oxigén izotóparányok lényegében megegyeznek a földivel, és nincs bizonyíték arra, hogy a holdi oxigén egy másik égitestből származna. A holdi mintákban továbbá nem találhatóak meg az illékony elemek, a vasoxid vagy a sziderofil elemek (vashoz kötődő kémiai elemek) elvárt arányai, és nincs bizonyíték arra, hogy a Földön valaha is volt a hipotézis által feltételezett magmaóceán.
Művészi kép a Holdat feltételezhetően létrehozó óriási becsapódásról
Context
A Föld viszonylag nagy természetes műholdja, a Hold egyedülálló. Az Apollo-program során a Hold felszínéről kőzeteket hoztak a Földre. E kőzetek radiometrikus kormeghatározása kimutatta, hogy a Hold 4527 ± 10 millió éves, vagyis körülbelül 30-55 millió évvel fiatalabb, mint a Naprendszer más égitestjei. Új bizonyítékok arra utalnak, hogy a Hold még később, 4,48 ± 0,02 Ga-ban, azaz 70-110 Ma-val a Naprendszer kezdete után keletkezett. Egy másik figyelemre méltó jellemző a Hold viszonylag alacsony sűrűsége, ami azt jelentheti, hogy nincs nagyméretű fémmagja, mint a Naprendszer más földi testeinek. A Hold ömlesztett összetétele nagyban hasonlít a Föld köpenyének és kérgének összetételére, a földi mag nélkül. Ez vezetett a gigantikus becsapódás hipotéziséhez: az elképzelés szerint a Hold a proto-Földnek egy másik protobolygóval való gigantikus becsapódása során keletkezett.
A becsapódási pont, amelyet néha Theiának neveznek, a feltételezések szerint valamivel kisebb volt, mint a Mars bolygó. A Theia körülbelül 4,533 Ga-ban ütközött a Földdel. A modellek azt mutatják, hogy amikor egy ilyen méretű impaktor kis szögben és viszonylag kis sebességgel (8-20 km/s vagy 5,0-12,4 mi/s) becsapódott az ős-Földbe, az ős-Föld és az impaktor köpenyéből (és protokéregéből) sok anyag kilökődött az űrbe, ahol nagy része a Föld körüli pályán maradt. Ebből az anyagból alakult ki végül a Hold.
A becsapódás fémes magja azonban a földköpenyen keresztül a Föld magjával való összeolvadásig süllyedt volna a földköpenybe, és ezzel a Hold fémes anyagot veszített volna. Az óriás becsapódás hipotézise így megmagyarázza a Hold rendellenes összetételét. A Föld körül keringő kilövellések hetek alatt egyetlen testté sűrűsödhettek. A saját gravitációjának hatására a kilökődött anyagból egy gömbölyűbb test lett: a Hold.
A radiometrikus korok azt mutatják, hogy a Föld már legalább 10 millió évvel a becsapódás előtt is létezett, ami elegendő idő ahhoz, hogy a Föld kezdetleges köpenye és magja differenciálódjon. A becsapódáskor aztán csak a köpeny anyaga lökődött ki, a nehéz elemeket tartalmazó földmagot pedig érintetlenül hagyta.
Következmények
A becsapódásnak volt néhány fontos következménye a fiatal Földre nézve. Hatalmas mennyiségű energiát szabadított fel, aminek következtében a Föld és a Hold is teljesen megolvadt. Közvetlenül a becsapódás után a földköpeny erőteljesen konvektált, a felszín egy nagy magmaóceán volt. A bolygó első légkörét a felszabaduló hatalmas energiamennyiség teljesen szétrobbanthatta. Úgy gondolják, hogy a becsapódás megváltoztatta a Föld tengelyét is, és ez okozta a nagy, 23,5°-os tengelyferdeséget, amely felelős a földi évszakokért (a bolygók eredetének egyszerű, ideális modellje szerint a tengelyferdeség 0°-os lenne, és nem lennének felismerhető évszakok). A Föld forgása is felgyorsulhatott.
Újabb bizonyítékok
Az Apollo űrhajósok által hozott holdi kőzet elemzése a jelek szerint Theia nyomait mutatja. A kutatók szerint ez megerősíti azt az elméletet, hogy a Holdat egy kataklizmikus ütközés hozta létre. Néhány tudóst meglepett, hogy a holdi kőzetben talált Theia-anyag és a földi anyag között ilyen kicsi a különbség.
Kérdések és válaszok
K: Mi az óriás becsapódási hipotézis?
V: Az óriás becsapódási hipotézis szerint a Hold a fiatal Föld és egy Mars méretű protobolygó ütközéséből származó törmelékből jött létre.
K: Mi a bizonyíték az óriás becsapódási hipotézisre?
V: A hipotézis bizonyítékait a Hold mintái szolgáltatják, amelyek azt mutatják, hogy a Hold felszíne egykor olvadt volt, a Hold látszólag viszonylag kis vasmagja és a Földnél kisebb sűrűsége, valamint a más csillagrendszerekben bekövetkezett hasonló ütközések bizonyítékai (amelyek "törmelékkorongokat" eredményeznek).
K: Mi a neve az óriás becsapódási hipotézisben az ütköző testnek?
V: Az ütköző égitestet néha Theiának nevezik, a mitikus görög titánról, aki Szeléné, a Hold istennőjének anyja volt.
K: Milyen megválaszolatlan kérdések merülnek fel az óriás becsapódási hipotézis kapcsán?
V: A hipotézis megválaszolatlan kérdései közé tartozik, hogy a holdi oxigénizotóp-arányok lényegében megegyeznek a földivel, és nincs bizonyíték arra, hogy a holdi mintákban egy másik égitest is szerepet játszott volna, a holdi mintákban nincs meg az illékony elemek, a vas-oxid vagy a sziderofil elemek (vashoz kötődő kémiai elemek) elvárt aránya, és nincs bizonyíték arra, hogy a Földön valaha is volt a hipotézis által feltételezett magmaóceán.
Kérdés: Mi a Hold keletkezésének legkedveltebb tudományos hipotézise?
V: A Hold keletkezésének legkedveltebb tudományos hipotézise az óriás becsapódási hipotézis.
K: Mekkora a Hold sűrűsége a Földhöz képest?
V: A Hold sűrűsége kisebb, mint a Földé.
K: Mi az a mitikus görög titán, amelyet az óriásbecsapódás-hipotézisben a Holdhoz társítanak?
V: Az óriásbecsapódás-hipotézisben az ütköző égitestet néha Theiának nevezik a mitikus görög Titánról, aki Szeléné, a Hold istennőjének anyja volt.
