Kuu on vanha – tämä on varmaa.
Kuukin, kuten Maa ja muu aurinkokunta, on ollut olemassa noin 4,5 miljardia vuotta. Mutta jos yrität rajata planeetan ikää yhtään enempää, tutkijoiden on vaikea päästä yksimielisyyteen. Onko kuumme ”vanha kuu”, joka muodostui 30 miljoonaa vuotta aurinkokunnan syntymisen jälkeen, vai ”nuori kuu”, joka muodostui 170 miljoonaa vuotta myöhemmin?
Uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin 29. heinäkuuta Nature Geoscience -lehdessä, tiedemiehet kuvaavat uusia todisteita siitä, että kuumme on ilmeisesti vanhempi kuu. Analysoimalla harvinaisten radioaktiivisten alkuaineiden suhteita Apollo-lentojen aikana kerätyistä kuun kivistä otetussa näytteessä saksalaiset tutkijat kavensivat kuun muodostumisajankohdan noin 50 miljoonaan vuoteen aurinkokuntamme syntymän jälkeen – 150 miljoonaa vuotta aikaisemmin kuin monissa tutkimuksissa arvioidaan.
Tämä on hyödyllistä tietoa, jos haluaa vaikkapa ostaa kuulle kakun, jossa on sopiva määrä syntymäpäiväkynttilöitä – tai, kuten tutkimuksen tekijät kirjoittivat, jos haluaa tarkemmin rajata päivämääriä siitä, milloin maapallo syntyi.
”Koska kuun muodostuminen oli viimeinen suuri planetaarinen tapahtuma maapallon muodostumisen jälkeen, kuun ikä antaa vähimmäis-iän myös maapallolle”, sanoo geologi ja tutkimuksen pääkirjoittaja Maxwell Thiemens, Kölnin yliopiston entinen tutkija, lausunnossaan.
Tämä johtuu siitä, että kuu muodostui todennäköisesti sen jälkeen, kun Marsin kokoinen kelmi-planeetta törmäsi nuoreen maapalloon aurinkokunnan alkuaikoina. Tämän jättimäisen törmäyksen jäänteet (enimmäkseen palasia Maan pulveroituneesta vaipasta) sinkoutuivat ilmakehään, ja lopulta niistä muodostui pyöreä, kivinen satelliitti, jonka me tunnemme ja rakastamme.
Tämä teoria selittää, miksi Maa ja kuu ovat kemialliselta koostumukseltaan lähes identtisiä. On esimerkiksi mahdollista, että törmätessään nuoreen planeettaamme se poimi Maasta joitakin harvinaisia alkuaineita, jotka eivät todennäköisesti ole peräisin muualta aurinkokunnasta. Tutkimalla joidenkin radioaktiivisten alkuaineiden hajoamista nykyaikaisissa kuukivissä saksalaistutkijat yrittivät rajata suuren törmäyksen ja kuun muodostumisen ajankohtia.
Ryhmä oli utelias erityisesti kahdesta harvinaisesta isotoopista (alkuaineiden erilaisista versioista) – hafnium-182:sta ja isotoopista, joksi se lopulta muuttuu eonien radioaktiivisen hajoamisen jälkeen, volframi-182:sta.
Tutkijat kirjoittivat, että näiden alkuaineiden suhteellinen runsaus voi toimia eräänlaisena kosmisena kellonaikana, sillä hafnium-182:n puoliintumisaika on noin 9 miljoonaa vuotta (mikä tarkoittaa, että puolet tietystä määrästä alkuaineesta olisi hajonnut joksikin muuksi tuon ajan kuluttua).
”Kun olemme saavuttaneet kahdeksan puoliintumisaikaa (noin 64 miljoonaa vuotta), alkuaine on funktionaalisesti kuollut sukupuuttoon” Aurinkokunnastamme”, Thiemens kertoi Live Sciencelle sähköpostitse. Tämä asettaa kovan rajan mahdollisille päivämäärille, jolloin protokuu olisi voinut saada isotoopin törmätessään Maahan; jos hafnium-182:ta on koskaan ollut kuussa, törmäyksen on täytynyt tapahtua ensimmäisten noin 60 miljoonan vuoden aikana aurinkokunnan muodostumisen jälkeen, ennen kuin nämä harvinaiset isotoopit katosivat kokonaan.
Kuten tutkijat odottivat, Apollo-kuun kivinäytteistä löytyi volframi-182:ta runsaammin kuin vastaavista Maasta peräisin olevista kivistä – mikä viittaa siihen, että kuussa oli aikoinaan todellakin ollut runsaasti hafnium-182:ta.
Miten tutkijat voivat siis olla varmoja siitä, että kuun runsaat volframi-182-pitoisuudet olivat todella peräisin hajonneesta hafnium-182:sta, eikä niitä vain kaapattu Maasta hajoamisprosessin päättymisen jälkeen? Thiemensin mukaan se liittyy siihen, miten alkuaineet jakautuivat Maan muodostumisen aikana.
”Kun planeetta on muodostumassa, se on täysin sulaa”, Thiemens sanoo. Maan ytimen muodostuessa (noin 30 miljoonaa vuotta aurinkokunnan muodostumisen jälkeen) raskaat alkuaineet, kuten rauta, vajosivat ytimeen ja veivät mukanaan siderofiiliset (eli ”rautaa rakastavat”) alkuaineet. Samaan aikaan litofiiliset (”kiveä rakastavat”) alkuaineet jäivät pääasiassa lähelle pintaa ja tulivat osaksi planeetan vaippaa. Koska volframi on siderofiili, kaikki volframi-182, joka oli paikalla valtavan törmäyksen aikana, olisi todennäköisesti jo vajonnut Maan ytimeen, Thiemens sanoi. Hafnium puolestaan, joka on litofiili, olisi todennäköisesti ollut runsaasti maan vaipassa, aivan törmäyspaikalla. On siis turvallista olettaa, että volframi-182:n runsaus nykyisissä kuunäytteissä on peräisin hajonneesta hafnium-182:sta, joka on poimittu Maasta aurinkokunnan ensimmäisten 50 tai 60 miljoonan vuoden aikana.
Kuu on siis vanha – luultavasti jopa vanhempi kuin useimmat meistä luulivat. Ja jos meiltä kysytään, se ei näytä päivääkään yli 4,3 miljardin ikäiseltä.
- The 12 Strangest Objects in the Universe
- 15 hämmästyttävää kuvaa tähdistä
- 9 outoa tekosyytä sille, miksi emme ole vielä tavanneet avaruusolentoja
Original published on Live Science.
Uudemmat uutiset