Nhà khoa học hành tinh cho biết nhóm của ông đã phát hiện ra bằng chứng cho thấy mặt trăng được sinh ra trong ngọn lửa rực rỡ rực rỡ khi một cơ thể có kích thước bằng sao Hỏa va chạm với Trái đất sơ khai.
Đó là một yêu sách lớn, nhưng Đại học Washington ở St. Louis, nhà khoa học hành tinh St. Louis Frédéric Moynier nói rằng nhóm của ông đã phát hiện ra bằng chứng rằng mặt trăng được sinh ra trong một ngọn lửa rực rỡ khi một cơ thể có kích thước bằng sao Hỏa va chạm với Trái đất sơ khai.
Bằng chứng có vẻ không ấn tượng lắm đối với một nhà khoa học: một lượng dư nhỏ của một biến thể nặng hơn của nguyên tố kẽm trong đá mặt trăng. Nhưng sự làm giàu có thể phát sinh do các nguyên tử kẽm nặng hơn ngưng tụ từ đám mây đá bốc hơi tạo ra bởi một vụ va chạm thảm khốc nhanh hơn các nguyên tử kẽm nhẹ hơn và hơi còn lại thoát ra trước khi nó ngưng tụ.
Các nhà khoa học đã tìm kiếm loại sắp xếp này theo khối lượng, được gọi là phân đoạn đồng vị, kể từ khi các sứ mệnh Apollo lần đầu tiên đưa đá mặt trăng đến Trái đất vào những năm 1970. Moynier, Tiến sĩ, trợ lý giáo sư khoa học trái đất và hành tinh về Nghệ thuật & Khoa học - cùng với nghiên cứu sinh, Randal Paniello, và đồng nghiệp James Day của Viện Hải dương học Scripps - là những người đầu tiên tìm thấy nó.
Các đá mặt trăng, các nhà địa hóa học đã phát hiện ra, trong khi về mặt hóa học tương tự như đá Trái đất, thì ngắn ngủi trên các chất bay hơi (các yếu tố dễ bay hơi). Một tác động khổng lồ đã giải thích sự cạn kiệt này, trong khi các lý thuyết thay thế cho nguồn gốc mặt trăng thì không.
Nhưng một sự kiện sáng tạo cho phép các chất bay hơi trôi đi cũng sẽ tạo ra sự phân đoạn đồng vị. Các nhà khoa học đã tìm kiếm phân số nhưng không thể tìm thấy nó, để lại lý thuyết về tác động của nguồn gốc trong tình trạng lấp lửng - không được chứng minh cũng không bị từ chối - trong hơn 30 năm.
Sự cường độ của sự phân chia mà chúng ta đo được trong đá mặt trăng lớn hơn 10 lần so với những gì chúng ta thấy trong các loại đá trên mặt đất và sao Hỏa, theo ông Moynier, đó là một sự khác biệt quan trọng.
Dữ liệu, được công bố vào ngày 18 tháng 10 năm 2012, về vấn đề Tự nhiên, cung cấp bằng chứng vật lý đầu tiên cho sự kiện hóa hơi bán buôn kể từ khi phát hiện ra sự suy giảm dễ bay hơi trong đá mặt trăng, Moynier nói.
Lý thuyết tác động khổng lồ
Theo Thuyết tác động khổng lồ, được đề xuất dưới dạng hiện đại tại một hội nghị năm 1975, mặt trăng Trái đất được tạo ra trong một vụ va chạm tận thế giữa một cơ thể hành tinh tên là Theia (trong thần thoại Hy Lạp là mẹ của mặt trăng Selene) và Trái đất sơ khai.
Hình ảnh ánh sáng phân cực chéo, truyền qua của một tảng đá mặt trăng cho thấy vẻ đẹp tiềm ẩn của nó. Tín dụng: J. Ngày
Vụ va chạm này mạnh đến mức khó có thể tưởng tượng được, nhưng tiểu hành tinh được cho là đã giết chết khủng long được cho là có kích thước tương đương Manhattan. Theia được cho là có kích thước của hành tinh sao Hỏa.
Vụ nổ đã giải phóng rất nhiều năng lượng đến nỗi nó làm tan chảy và bốc hơi Theia và phần lớn lớp vỏ của Trái đất nguyên sinh. Mặt trăng sau đó ngưng tụ khỏi đám mây hơi đá, một số trong đó cũng được bồi đắp lại cho Trái đất.
Ý tưởng có vẻ kỳ quặc này đã đạt được lực kéo bởi vì các mô phỏng trên máy tính cho thấy một vụ va chạm khổng lồ có thể đã tạo ra một hệ mặt trăng Trái đất với động lực quỹ đạo phải và bởi vì nó giải thích một đặc điểm chính của đá mặt trăng.
Khi các nhà địa lý học đã lấy đá mặt trăng vào phòng thí nghiệm, họ nhanh chóng nhận ra rằng những tảng đá đã cạn kiệt trong cái mà các nhà địa lý học gọi là các yếu tố Đá dễ bay hơi vừa phải. Họ rất nghèo natri, kali, kẽm và chì, Moynier nói.
Tuy nhiên, nếu những tảng đá bị cạn kiệt trong các chất bay hơi vì chúng đã bị bốc hơi trong một tác động khổng lồ, chúng ta cũng nên thấy sự phân đoạn đồng vị, ông nói. (Đồng vị là các biến thể của một nguyên tố có khối lượng hơi khác nhau.)
Khi một tảng đá bị tan chảy và sau đó bay hơi, các đồng vị ánh sáng bước vào pha hơi nhanh hơn các đồng vị nặng, do đó bạn kết thúc với một hơi được làm giàu trong các đồng vị nhẹ và dư lượng rắn được làm giàu trong các đồng vị nặng hơn. Nếu bạn mất hơi, cặn sẽ được làm giàu trong các đồng vị nặng so với nguyên liệu ban đầu, từ Moynier nói.
Vấn đề là các nhà khoa học tìm kiếm phân đoạn đồng vị không thể tìm thấy nó.
Yêu cầu đặc biệt yêu cầu dữ liệu đặc biệt
Khi được hỏi, anh cảm thấy thế nào khi nhìn thấy kết quả đầu tiên, Moynier nói, khi bạn tìm thấy thứ gì đó mới và có sự phân nhánh quan trọng, bạn muốn chắc chắn rằng bạn đã không hiểu bất cứ điều gì sai.
Một nửa tôi mong đợi kết quả giống như những kết quả trước đây thu được cho các nguyên tố dễ bay hơi vừa phải, vì vậy khi chúng tôi có một thứ gì đó quá khác biệt, chúng tôi đã tái tạo mọi thứ từ đầu để đảm bảo không có sai sót nào vì một số quy trình trong phòng thí nghiệm có thể phân tách được các đồng vị.
Ông cũng lo lắng rằng sự phân đoạn có thể xảy ra thông qua các quá trình cục bộ trên mặt trăng, chẳng hạn như vòi phun lửa.
Để đảm bảo hiệu ứng mang tính toàn cầu, nhóm nghiên cứu đã phân tích 20 mẫu đá mặt trăng, bao gồm các mẫu từ các sứ mệnh Apollo 11, 12, 15 và 17 - tất cả đều đi đến các địa điểm khác nhau trên mặt trăng - và một thiên thạch mặt trăng.
Để có được các mẫu được lưu trữ tại Trung tâm Vũ trụ Johnson ở Houston, Moynier đã phải thuyết phục một ủy ban kiểm soát quyền truy cập vào chúng của công đức khoa học của dự án.
Những gì chúng tôi muốn là bazan, theo ông Moynier nói, vì họ là những người đến từ bên trong mặt trăng và sẽ là đại diện nhiều hơn cho thành phần mặt trăng.
Nhưng bazan mặt trăng có thành phần hóa học khác nhau, Moynier nói, bao gồm một loạt các nồng độ titan. Đồng vị cũng có thể được phân đoạn trong quá trình hóa rắn các khoáng chất từ sự tan chảy. Hiệu ứng nên rất nhỏ, rất nhỏ, theo ông, nhưng để chắc chắn rằng đây không phải là những gì chúng ta đang thấy, chúng tôi đã phân tích cả bazan giàu titan và nghèo titan, nằm ở hai thái cực của phạm vi thành phần hóa học trên mặt trăng.
Các bazan titan thấp và cao có cùng tỷ lệ đồng vị kẽm.
Để so sánh, họ cũng đã phân tích 10 thiên thạch sao Hỏa. Một số ít đã được tìm thấy ở Nam Cực nhưng những cái khác là từ các bộ sưu tập tại Bảo tàng Field, Viện Smithsonian và Vatican.
Sao Hỏa, giống như Trái đất, rất giàu các nguyên tố dễ bay hơi, Moynier nói. Vì có một lượng kẽm khá lớn bên trong các tảng đá, chúng tôi chỉ cần một chút xíu để kiểm tra phân số, và vì vậy những mẫu này dễ lấy hơn.
Nghệ sĩ giải trí. Tín dụng: NASA / JPL-Caltech
Nghĩa là gì
So với đá trên mặt đất hoặc sao Hỏa, đá mặt trăng Moynier và nhóm của ông đã phân tích có nồng độ kẽm thấp hơn nhiều nhưng được làm giàu trong các đồng vị nặng của kẽm.
Trái đất và sao Hỏa có các thành phần đồng vị giống như các thiên thạch chondritic, được cho là đại diện cho thành phần ban đầu của đám mây khí và bụi mà hệ mặt trời hình thành.
Giải thích đơn giản nhất cho những khác biệt này là các điều kiện trong hoặc sau khi hình thành mặt trăng dẫn đến sự mất mát dễ bay hơi và phân đoạn đồng vị lớn hơn so với Trái đất hoặc Sao Hỏa.
Sự đồng nhất đồng vị của các vật liệu mặt trăng, cho thấy, sự phân đoạn đồng vị là kết quả của một quá trình quy mô lớn chứ không phải là hoạt động chỉ cục bộ.
Với những dòng bằng chứng này, sự kiện quy mô lớn có khả năng nhất là sự tan chảy bán buôn trong quá trình hình thành mặt trăng. Do đó, dữ liệu đồng vị kẽm hỗ trợ cho lý thuyết rằng một tác động khổng lồ đã tạo ra hệ mặt trăng Trái đất.
Công trình cũng có ý nghĩa đối với nguồn gốc của Trái đất, ông Moynier chỉ ra, bởi vì nguồn gốc của mặt trăng là một phần lớn của nguồn gốc Trái đất.
Nếu không có ảnh hưởng ổn định của mặt trăng, Trái đất có lẽ sẽ là một nơi rất khác. Các nhà khoa học hành tinh nghĩ rằng Trái đất sẽ quay nhanh hơn, ngày sẽ ngắn hơn, thời tiết dữ dội hơn và khí hậu hỗn loạn và khắc nghiệt hơn. Trên thực tế, nó có thể là một thế giới khắc nghiệt đến mức nó sẽ không phù hợp với sự tiến hóa của loài yêu thích của chúng ta: chúng ta.
Qua Đại học Washington ở St.