2010.06.10. - Fiatalabb lehet a Föld-Hold rendszer mint gondoltuk

Az elmélet szerint a Föld és a Hold két bolygó méretű test ütközésének eredményeként keletkezett a Naprendszer kialakulása után mintegy 30 millió évvel. Egy új tanulmány azonban 120 millió évvel későbbre teszi az eseményt.

A jelenleg elfogadott elmélet szerint a Naprendszer bolygói az újszülött Nap körül keringő kisebb égistestek ütközései következtében alakultak ki, a beolvadó törpebolygók növelték fokozatosan mai méretükre őket. Az elképzelések szerint a Föld-Hold rendszer két, már meglehetősen nagy, a Mars és a Vénusz mérettartományába eső égitest ütközésének következtében jött létre. Az ütközés a bolygók formálódásának azon fázisában következett be, amikor mindkettőnek már kialakult vasmagja és szilikátköpenye volt. Kérdés azonban, hogy pontosan mikor és hogyan történt az esemény. Maga az ütközés biztosan 24 óránál rövidebb idő alatt zajlott le és a hőmérséklet közben olyan magasra, mintegy 7 ezer fokra szökött, hogy mind a szilikátoknak, mind a fémeknek meg kellett olvadniuk. Nem világos azonban, hogy az olvadt kőzetek és a vas összekeveredtek-e vagy sem. Eddig az ezzel a területtel foglalkozó kutatók úgy gondolták, hogy a bolygóformálódás során ez a keveredés teljesen megtörtént, s ez alapján úgy becsülték, hogy a Föld-Hold rendszer mintegy 4,537 millárd évvel ezelőtt, a Naprendszer kialakulása után körülbelül 30 millió évvel jött létre. Tais W. Dahl (Niels Bohr Institute, University of Copenhagen) és David J. Stevenson (California Institute of Technology) új eredménye azonban kérdésessé teszi ezt.

Valószínű, hogy a Föld-Hold rendszert létrehozó ütközés nem 30, hanem 150 millió évvel a Naprendszer kialakulása után következett be.
[NASA/iStockphoto/Kirill Putchenko]

A Föld és a Hold kora a földköpeny radioaktív elemeinek vizsgálatával határozható meg. Az egyik ilyen elem a 182-es tömegszámú hafnium, ami negatív β-bomlás során 9 millió éves felezési idővel 182-es tömegszámú tantálizotóppá alakul, ebből pedig egy újabb, 114 napos felezési idejű negatív β-bomlás eredményeként 182-es tömegszámú wolframizotóp jön létre. A hafnium és a wolfram kémiai tulajdonságai markánsan eltérnek, utóbbi inkább fémekkel létesít kötést, míg az előbbi inkább szilikátokkal, azaz a kőzetek alkotóelemeivel. A 9 millió éves felezési idő miatt 50-60 millió év alatt gyakorlatilag minden radiokatív hafnium wolframmá alakul. A Holdat is létrehozó ütközés után az olvadt fém szinte teljes mennyisége a Föld magjába süllyedt, de kérdés, hogy vajon ez történt-e a wolframmal is.

Az olvadt vas és kőzetanyag turbulens keveredésési mechanizmusára vonatkozó modellszámítások segítségével Dahl és Stevenson a keveredés mértékét vizsgálta. Arra az eredményre jutottak, hogy a Föld kialakulásának idejében keletkezett wolframizotópok gyakorlatilag teljes egészében a földköpenyben maradtak. Dahl szerint a számításaik azt mutatják, hogy 10 kilométernél nagyobb méretű testek ütközésekor a fémmag és a kőzetanyag nem tud összekeveredni, ezért a Föld vasmagjának túlnyomó része, 80-99 százaléka egyáltalán nem kötött meg wolframot a köpeny kőzetanyagából. Az eredmények akként értelmezhetők, hogy a Föld-Hold rendszert létrehozó ütközés akkor következett be, amikor az ütköző égitestekben már minden hafnium wolframmá alakult. Az ehhez minimálisan szükséges idő miatt azonban ez az esemény nem történhetett a Naprendszer 4,567 milliárd évvel ezelőtti kialakulása után 30 millió évvel, csak jóval később, valószínűleg még mintegy 120 millió évvel elteltével.

Az eredményeket részletező szakcikk az Earth and Planetary Science Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2010.06.07.