Sterrekunde

Die mees haalbare hipotese oor Theia

Die mees haalbare hipotese oor Theia


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Die vorming van die Maan het oor die jare heen baie hipotese gehad, waarvan die meeste 'n Mars-grootte liggaam genaamd Theia betrek het, wat vermoedelik met die Aarde gebots het. Maar selfs binne die Theia-hipotese is die omstandighede van die botsing nie baie duidelik nie. Wat is die mees aanneemlike hipotese oor Theia vandag?

  1. Theia disintegreer volledig en die oorblyfsels van die puin vorm die maan in 'n frontale botsing (die Big Impact-hipotese)

  2. Theia-Aarde het 'n glasbotsing en Theia slaag daarin om na die ruimte te ontsnap, maar sommige van die oorblyfsels van die botsing vorm die Maan (Reufer, 2012)

  3. Ander hipotese, so 'n dubbele Theia-stelsel

Al die hipoteses het probleme, maar vir my is die geloofwaardigste 2, want dit los die meeste probleme van die ander op, hoewel daar nie veel konsensus oor die een is nie, die enigste wat dit verdedig, is Reufer.

Sommige navorsing toon byvoorbeeld dat slegs 2% van Theia daadwerklik bygedra het tot die vorming van die Maan (ek kan nie die verwysing onthou nie), dus 1 lyk nie te veel haalbaar nie, want volgens die een verbrokkel Theia heeltemal.


Soos ek onthou, toe Theia met die aarde gebots het, het dit oseane en die moderne atmosfeer geskep wat tot lewe gelei het. As newe-effek is 'n ring rondom die aarde geskep met botsende gesteentes wat twee mane vorm. Dit is reg; Die aarde het 4 miljard jaar gelede twee mane gehad. Uiteindelik het hulle gebots om die moderne maan te vorm.


Volgens nuwe simulasies lyk dit asof 'n beter model een was waar die aarde 'n magma-oseaan gehad het tydens die impak, sien hier:

Ons voer digtheid-onafhanklike gladde deeltjies hidrodinamiese botsingsimulasies uit met 'n toestandvergelyking wat geskik is vir gesmelte silikate. Hierdie berekeninge toon dat vanweë die groot verskil in skokverhitting tussen silikaatsmelte en vaste stowwe, 'n aansienlike fraksie van die uitgestote, maanvormende materiaal uit die magma-oseaan verkry word, selfs in 'n baie skuins botsing. Ons toon aan dat hierdie model die samestellingsooreenkomste en verskille tussen die Maan en die Aarde met mekaar in ooreenstemming bring met die beperking van die hoekmomentum.


Die reuse-impak hipotese

Die reuse-impakhipotese is eers voorgestel op grond van die vorm en wentelbaan van die Maan. Dit beweer dat die aantrekkingskrag van swaartekrag die puin van die Aarde-Theia-botsing aan mekaar vasgeplak het om ons Maan te vorm (Figuur 1). Die reuse-impakhipotese verklaar die meeste fisiese waarnemings vir ons maan: Ten eerste kan die relatiewe groot maan (die grootste maan in vergelyking met sy gasheerplaneet in die sonnestelsel) verklaar word deur die totale hoeveelheid uitgeworpe puin van die botsing. Tweedens, hoewel die aarde 'n groot ysterryke kern het, blyk dit dat die kern van Moon min yster bevat, wat daarop dui dat die twee planetêre liggame nie langs mekaar in soortgelyke omgewings ontwikkel het nie. Hierdie waarneming kan egter verklaar word as Maan gevorm is uit 'n botsing tussen Theia en Aarde, omdat die puin wat saamgevloei het om die maan te vorm, grootliks afkomstig sou wees van die borrelende mantels of buitenste lae van die botsende liggame. Ten slotte verklaar hierdie teorie die bolvormige vorm van Moon omdat swaartekrag die puin ewe veel van alle rigtings trek, van die middelpunt tot by die kante. Alhoewel hierdie feite oor die Maan die reuse-impakhipotese ondersteun, dui ander getuienis op 'n ander verhaal.

Figuur 1: Die reuse-impak hipotese. Vroeg in die sonnestelsel het 'n planeet Theia van Mars (rooi gekleur) met die antieke aarde gebots (paneel 1 en 2). Deur die swaartekrag aangetrek, begin die puin van die botsing, meestal van Theia, om die aarde wentel (paneel 3). Die swaartekrag oor die puin trek hulle dan saam om uiteindelik die Maan te vorm (paneel 4).


2 Modelleringsbenaderings met betrekking tot fineerkomponent

Ek gaan op 'n manier waar dit onnodig is om die absolute tyd van die maanvormende impak te ken, waarvoor daar 'n wye verskeidenheid ramings is van 30 tot 200 Ma na die ontstaan ​​van die Sonnestelsel [bv. Asphaug, 2014]. Basies het die impak laat genoeg in die geskiedenis van die sonnestelsel plaasgevind dat daar geen blatante isotopiese afwykings is nie van die daaropvolgende verval van kortstondige elemente en voor die ouderdom van die oudste goed gedateerde maangesteentes en die era van goed gedateerde aardse sirkons.

2.1 Maanrekord

Ek begin met die maanrekord. Ten opsigte van die tydsberekening van die gevolge wat die aardse lewe moontlik kan frustreer, moes die maankors genoeg geword het sodat die gevolge van groot invloede behoue ​​kon bly en die aarde bewoonbaar moes wees sonder die gevolge. Albei kere is miskien vergelykbaar ∼10 Myr in die Hadean, maar die aanvang van aardse bewoonbaarheid is minder beperk. Die maagkors wat ryk is aan die plagioklase, het moontlik binne 1000 jr vanaf die maanvormende impak begin vorm [Elkins-Tanton et al., 2011]. Die mantel aan die voet van die maankors het in modelle gevries in modelle sonder inwendige verhitting of sterk omslag van die mantel. 'N Korsdeksel om impakte op te teken, het steeds bestaan ​​in modelle met verwarming en omval. Norman en Nemchim [2014] beskryf 4.22 Ga-impaksmelting van 'n wasvormende gebeurtenis. Hierdie waarneming sluit eenvoudige modelle uit waar al die bombardement plaasgevind het kort na die maanvormende impak of alles binne 'n terminale gebeurtenis by ~ 3,9 Ga. Studies van die morfologie van ou maanbekkens dui aan dat dit spoedig (binne 50 Myr) na die kristallisasie gevorm het. van die magma-oseaan terwyl die boonste mantel nog warm was [Kamata et al., 2015]. Die aarde het ∼2–10 Myr na die maanvormende impak geneem om genoeg af te koel dat oseane kon kondenseer, as 'n dik waterdamp en CO2 atmosfeer het die planeet bedek [bv. Abe en Matsui, 1988 Slaap et al., 2014 Zahnle et al., 2015]. Die oppervlak het eers bewoonbaar geword tot die grootste deel van die CO2 die mantel betree deur 'n proses met die netto effek van subduksie. Die tyd na die maanvormende impak van die oorgang is sleg beperk en kan dit meer as 100 Myr gewees het.

Pt-groep elemente bied spore vir asteroïde puin binne die maan. Die mantel van die maan word uitgeput in hierdie hoogs siderofiele elemente, HSE. Hierdie materiaal het aangebreek voordat die maankors gevorm is. Geochemiste meet HSE-konsentrasies in maanbasale van mantels en lei die konsentrasie binne die bronstreke af. Die maanmantel het ongeveer 0,02% van sy massa opgeneem uit asteroïdes, met die aanname van kondondiese samestelling (1,5 × 10 19 kg) [Day et al., 2007 Day en Walker, 2015]. Soos bespreek in afdeling 5, sou die aarde en die maan vergelykbare getalle massa per oppervlakte aangeneem het as die materiaal binne 'n groot aantal klein liggame sou kom. Ek gee dus 'n ekwivalente dikte van die geakkrediteerde materiaal. Hier is die mantelmassa gelyk aan die toevoeging van 'n laag van 130 m dik met 'n digtheid van 3000 kg m -3 op die maanoppervlak waarvan die radius 1737 km is.

Die maan se boonste kors is sy ander beduidende HSE-reservaat van silikaat wat daaropvolgende aanwas na stolling aanteken. Geochemiste stel konsentrasies van HSE-elemente in die maanregoliet saam. Hulle ekstrapoleer dan die konsentrasie deur 'n veronderstelde regolitiedikte. Ryder [2002] het 'n aangelegde massa van 1,0 × 10 19 kg (ekwivalente dikte 90 m) verkry. Hierdie skatting is minder as die onderste punt van die dikte van 320–640 m wat verskaf word Zahnle en slaap [2006], wat aangeneem het dat daar 'n paar kilometer Pt-draende regoliet op die Maan bestaan.

Vir ekstrapolasie na die aarde onderskei ek tussen die totale massas wat op die maanmantel en kors toegroei het, van die totale aankomende massa voorwerpe wat die maan tref. Eerstens het botsings sommige van die projektiel saam met vlak rotse bo die ontsnappingssnelheid van die Maan versnel, wat 'n deel van die asteroïedevloed in die ruimte terugbring. Kraus et al. [2015] bereken 'n retensiekoers van 45% vir 'n realistiese verdeling van impaksnelhede, soortgelyk aan die afgeronde 50% deur Chyba [1991]. Tweedens, die kernmateriaal van die treffende asteroïde het moontlik vloeibaar gebly en dan in die maankern gesink [Albarede et al., 2013]. Berekeninge deur Kraus et al. [2015] dui aan dat hierdie effek onwaarskynlik op die maan is. Die kern van projektiele kleiner as 2600 km deursnee word ontwrig en versprei oor die oppervlak in uitwerp. Die grootste bekende maan-impakteerder het die Suidpool Aitken-kom gevorm. Sy deursnee was ~ 170 km [Potter et al., 2012]. Gesmelte yster in die uitwerping van hierdie impak en alle ander kleiner impakte is vinnig geblus, sodra vaste kors bestaan ​​het.

Die bestaande impakbekkens op die maan, die oorlewing van die maankors en selfs die oorlewing van die maan self bied ramings van die impakstroom wat onafhanklik van retensie is. Ryder [2002] het aangeneem dat daar geen beduidende verborge wasbakke op die maan bestaan ​​om sy aankomende vloed te beperk nie. Gravitasie-data toon dat dit waarskynlik is [Zuber et al., 2013]. 'N Groter Procellarum-impakkom bestaan ​​nie [Andrews-Hanna et al., 2014 vgl., Nakamura et al., 2012]. Ek kyk weer na hierdie punte in afdeling 5.4. Daarbenewens moet 'n mens rekening hou met die verskillende teikeneienskappe van die maan naby en aan die voorkant om projektielmassa's uit die wasdiameters te verkry [Miljković et al., 2013 ].

Om te herhaal, is die massa asteroïedmateriaal binne die maanmantel 1,5 × 10 19 kg met 'n ekwivalente dikte van 130 m [Day et al., 2007 Day en Walker, 2015]. Hierdie materiaal het aangebreek voordat die kors gestol het. Dit kon binne asteroïdes aangekom het wat duisende tot 'n paar miljoen jaar nadat die maan gevorm het, geval het. Dit kon uit dele van Theia se kern gekom het. Die massa van die korsvorming is vergelykbaar met die mantelmassa. Ryder[2002] se skatting van 1.0 × 10 19 kg moet beskeie aangepas word vir gedeeltelike behoud van HSE; dit kan nie veel verhoog word sonder om in stryd te wees met die waarneming dat daar geen groot verborge wasbakke is nie. Ek beskou 'n reeks vir die totale asteroïedemassa wat die maan beïnvloed het. My onderste limiet is 1.0 × 10 19 kg, Ryderse skatting van aankomende projektiele wat die bekende wasbakke gevorm het sonder om aanpassings vir verborge wasbakke aan te bring en om nie asteroïedmateriaal deur Moon te stuit nie. My boonste limiet is 2,0 × 10 19 kg, Ryderse skatting het met 'n faktor 2 gestyg om aan te pas vir die nie-retensie van inkomende asteroïedmateriaal deur die maan. Die ekwivalente laag wissel van 90 tot 180 m. Die totale maanfineer-komponent impliseer 'n massa-omvang (insluitend materiaal wat nie teruggehou word nie en die mantel) van 1,5-3,5 × 10 19 kg of 'n ekwivalente dikte van 220-310 m.

2.2 Aardse rekord

Anders as die maan, is feitlik al die aardkors van Hadean weer gemeng met die mantel. Die oorlewing van Hadean-sirkone en die gebrek aan Hadean-kors op die aarde is steeds beperkings wat onafhanklik is van die fraksie van die asteroïedemateriaal wat deur die aarde behou is in plaas van om terug te vlug na die ruimte [Abramov en Mojzsis, 2009 Abramov et al., 2013 Marchi et al., 2014 Shibaike et al., 2016]. Oor die algemeen is oorlewing van antieke Aarde-materiale meer informatief as nie-oorlewing, aangesien kragtige tektoniek die oppervlak voortdurend vernuwe het. Verder bestaan ​​daar Hadea-mantel geochemiese domeine en miskien selfs Hadean-kors op die Aarde [bv. O'Neil et al., 2012]. Ter verwysing is die oudste onbetwiste sedimentêre gesteentes op die aarde 3,95 Ga [Komiya et al., 2015 ].

'N Bekende aardse benadering veronderstel behoud. Die samestelling van die aardmantel bied modelafhanklike chemiese beramings van die aardse impakstroom. Die aardmantel bevat HSE wat buite ewewig is met die metaal Fe in sy kern [bv. Newsom, 1990 Day et al., 2007 Walker, 2009 Walker et al., 2015 Walker, 2014]. Hierdie materiaal het die eienskap van 'n meganiese toevoeging tot die silikaat Aarde nadat die kern gevorm is: die relatiewe verhoudings van die HSE-elementkonsentrasies is ongeveer chondrities, hoewel die absolute oorvloed in die mantel slegs 0,3-0,7% chondrities is. Gemete ystersilikaatverdelingskoëffisiënte vir ewewig is nie in ooreenstemming met die gemete konsentrasies nie [Mann et al., 2012 Médard et al., 2015]. In die algemeen lyk dit onwaarskynlik dat die ewewigverdelingskoëffisiënte van al die HSE tussen silikaat en gesmelte yster in wese dieselfde sal wees [bv. Holzheid et al., 2000 ].

As ons aanneem dat die chondritiese samestelling van die impakteurs impliseer, beteken dit dat 0,3-0,7% mantelmassa (0,7–3 × 10 22 kg) as die fineerkomponent uitgroei nadat die kern van die aarde opgehou het om HSE op te bou uit silikate [Day et al., 2007]. Die ekwivalente oppervlaktedikte is 5–20 km. Let daarop dat Pahlevan en Morbidelli [2015] het die swaartekrag-effekte van byna-mis op die maanbaan deur groot projektiele gemodelleer. Hulle het verkry dat die aardse fineermassa 1,1–2,3% van die mantelmassa was, wat hoër is as die chemiese skatting.

2.3 Dikte van maan versus aardse fineer

Soos bespreek in afdeling 5, is die ekwivalente laagdikte 'n relevante parameter, aangesien die dwarsdeursnee van die teiken bepaal of 'n asteroïde werklik bots. Dit wil sê, vergelykbare ekwivalente diktes word op die Aarde en die Maan verwag as 'n groot aantal klein voorwerpe die materiaal verskaf en dat hierdie voorwerpe die Aarde-Maan-stelsel met tipiese asteroïdesnelhede nader. Die waargenome ekwivalente oppervlakdikte van die fineerkomponentmateriaal op die aarde (5–20) km is egter 16–90 keer die op die silikaatmaan (220–310 m).

Ek ondersoek twee bekende verduidelikings vir die groot verskil in die res van hierdie vraestel. (1) Baie van die aardse fineerkomponente kom uit die kern van Theia, eerder as later asteroïdes. (2) Baie van die aardse fineerkomponente is afkomstig van enkele groot asteroïdes as wat die kleiner Maan gebeur het.


In die begin was Theia

Titel: Dinamiese evolusie van die aarde-maan-stamvaders & # 8211 Waarvandaan Theia?
Skrywers: Billy L. Quarlesa & Jack J. Lissauera
Instelling van die eerste outeur: Afdeling Ruimtewetenskap en Astrobiologie MS 245-3, NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA 94035, V.S.A.
Status: Aanvaar vir publikasie in Icarus

Figuur 1: Kunstenaar se indruk van die hipotese van die reuse-impak van die vorming van die maan.

Die raaisel van die vorming van die Aarde en die Maan was een wat sterrekundiges eeue lank geteister het. Baie teorieë is voorgestel, insluitend die splitsing van die maan uit die aardkors, die gravitasie van die maan en die samevorming van die aarde en die maan op dieselfde tyd vanaf die rommelskyf rondom die son. Nie een van hierdie teorieë het egter baie van die vreemdhede wat ons in die Aarde-Maan-stelsel waarneem, die gebrek aan yster op die Maan suksesvol verklaar in vergelyking met die ysterryke Aarde, die hoëhoekige momentum van die stelsel en die soortgelyke materiaalsamestelling van die twee liggame nie. , wat baie verskil van enige ander rotsagtige sonnestelsel.

Die hipotese van die reuse-impak sê dat die maan gevorm is uit die puin van 'n opvallende botsing tussen die aarde en 'n ander rotsagtige liggaam ongeveer die grootte van Mars (1/2 deursnee van die aarde) met die naam Theia (na die mitologiese Griekse godin wat die moeder was. van die godin van die maan). Dit is voorgestel in die middel van die 20ste eeu, maar is afgemaak as 'n onwaarskynlike scenario tot in die 1980's toe dit as die voorste teorie na vore gekom het omdat dit waarnemings beter kon verklaar. Die gebrek aan yster in die maan word veroorsaak deur die botsing wat albei botsende liggame onmiddellik laat smelt en omdat yster die swaarste element is wat dit tot in die kern van die aarde laat sak en die maan laat vorm uit die anemiese puin wat deur albei planete. Dit verklaar ook waarom die Aarde en die Maan so soortgelyk aan mekaar is, aangesien die materiaal van die Aarde en Theia so deeglik in die impak gemeng is. Die hoë hoekmomentum is ook 'n relikwie van die groot hoeveelheid energie wat deur die impak in die stelsel ingevoer word.

Namate die tegnologie gevorder het, het simulasies getoon dat 'n impak teen 'n hoek van 30 & # 8211 40 ° 'n aard-maanstelsel tot gevolg het soos ons vandag sien. Maar om by 'n scenario uit te kom waar Theia op hierdie baie spesifieke hoekbereik in die onstuimige vroeë sonnestelsel die aarde kan beïnvloed, vereis 'n baie spesifieke stel aanvanklike konfigurasies van die sonnestelsel. Die skrywers van hierdie artikel probeer vasstel wat die moontlike konfigurasies van wentelparameters van die vyf binneste rotsplanete (Mercurius, Venus, Theia, Aarde en Mars) kon wees om die Goldilocks-scenario vir die vorming van die Maan te bied.

Hulle het 'n model van die sonnestelsel saamgestel uit die laat stadiums van vorming wat elke planeet beskryf deur sy wentelparameters, soos die eksentrisiteit (hoe ellipties die baan is), semi-hoofas (soos 'n radius, die langste as van die ellips) ) en hellingshoek (hoek van die baan ten opsigte van die draai-vlak van die son) en maak ook die volgende aannames:

  1. Dat die som van die massas van die voor-Aarde en Theia gelyk is aan die som van die huidige Aarde-Maan-stelsel.
  2. Die feit dat Theia uit die algemene omgewing van die voor-aarde ontstaan ​​het, het 'n beginposisie êrens tussen die baan van Venus en net verby die baan van Mars.

Figuur 2: skema wat die semi-hoofasse van die 5 hoofplanete in die binneste sonnestelsel toon (Mercurius & # 8211 oranje, Venus & # 8211 geel, voor-maan & # 8211 blou, voor-aarde & # 8211 groen, Mars & # 8211 rooi) wat lei tot 'n & # 8220 suksesvolle & # 8221

Hulle begin met die simulasies in die laat stadiums van die vorming van die sonnestelsel (30-50 Myr na die vorming van die son) wanneer die meeste planeetdiere (klein, soliede liggame in 'n wentelbaan om 'n ster wat voortgaan om 'n planeet te vorm) verwag word. om op een van die vyf groter planeetliggame toegelê te wees. Hulle sluit dus geen planetesimale in hul simulasies in nie. Hulle ondersoek baie verskillende moontlike kombinasies van baanparameters vir elk van die planete en let op watter van hierdie simulasies 'n impak het. Hulle definieer 'n & # 8220suksesvolle & # 8221 simulasie wanneer 'n impak plaasvind tussen 70-110 Myr na die vorming van die son om saam te val met die koolstofdatering van rotse op die aarde en die maan.

Figuur 3: Semi-hoofas (a) teen die eksentrisiteit (e) van & # 8220suksesvolle & # 8221 simulasies wat 'n impak op die voor-maan lewer. Punte word gekleur volgens hul gemiddelde AMD-waarde, wat 'n aanduiding is van hoeveel energie binne die simulasiestelsel oorbly. Die verskillende vorms-ikone spesifiseer watter simulasies van die outeur gebruik is om die wentelparameters te produseer. Hierdie plot toon die verskeidenheid aanvanklike toestande wat 'n impak kan lewer tussen die pro to-Earth en Theia.

Die skrywers vind dat 'n beduidende fraksie van die getoetste baanparameters 'n & # 8220suksesvolle & # 8221 uitkoms van 'n botsing het. Die diagram in Figuur 2 toon die semi-hoofasse van die & # 8220suksesvolle & # 8221 scenario's waar 'n impak plaasvind in die voorafbepaalde tydvenster.

Die outeurs oorweeg ook die Hoek Momentum Tekort (AMD) as 'n suksesmaat van hul simulasies, wat 'n aanduiding is van hoeveel energie binne die simulasiestelsel oorbly, omdat dit die stelsel se afwyking van sirkelvormig meet en dit help om te identifiseer watter simulasies dinamies is & # 8220koud & # 8221 soos die huidige sonnestelsel (AMD & lt 1.5). Figuur 3 toon die eksentrisiteit (e) en die semi-hoofas (a) van die proto-maankleur wat gekodeer word deur die gemiddelde AMD-waarde van die simulasie vir al die lopies wat 'n suksesvolle impak lewer. Dit wys die verskeidenheid kombinasies van orbitale parameters wat die regte toestande kan lewer om 'n reuse-impak te vind.

Miskien sou so 'n impak tog nie so 'n seldsame voorkoms gewees het nie. Miskien was Theia net die ongelukkige in ons onstuimige vroeë sonnestelsel, van die begin af op 'n gedoemde botsingskursus met die aarde.


Inhoud

In 1898 het George Darwin die voorstel gemaak dat die aarde en die maan eens 'n enkele liggaam sou wees. Die hipotese van Darwin was dat 'n gesmelte maan van die aarde af gespin is weens sentrifugale kragte, en dit het die oorheersende akademiese verklaring geword. [9] Met behulp van Newtonse meganika het hy bereken dat die Maan in die verlede baie nouer wentel en van die aarde af weggedryf het. Hierdie drywing is later bevestig deur Amerikaanse en Sowjet-eksperimente met behulp van laserreikende teikens wat op die maan geplaas is.

Desalniettemin kon Darwin se berekeninge nie die nodige meganika oplos om die maan na die aardoppervlak terug te voer nie. In 1946 betwis Reginald Aldworth Daly van die Harvard Universiteit Darwin se verduideliking en pas dit aan om te beweer dat die skepping van die maan deur 'n impak eerder as sentrifugale kragte veroorsaak word. [10] Weinig aandag is gegee aan die uitdaging van professor Daly tot 'n konferensie oor satelliete in 1974, waartydens die idee weer ingestel is en later gepubliseer en bespreek is in Ikarus in 1975 deur Dr. William K. Hartmann en Donald R. Davis. Hulle modelle het voorgestel dat daar aan die einde van die planeetvormingsperiode verskeie liggame van satellietvorming gevorm het wat met die planete kon bots of gevang kon word. Hulle het voorgestel dat een van hierdie voorwerpe moontlik met die Aarde gebots het en vuurvaste, vlugtige arm stof uitgeworpen het wat sou saamsmelt om die Maan te vorm. Hierdie botsing kan moontlik die unieke geologiese en geochemiese eienskappe van die Maan verklaar. [11]

'N Soortgelyke benadering is gevolg deur die Kanadese sterrekundige Alastair G. W. Cameron en die Amerikaanse sterrekundige William R. Ward, wat voorgestel het dat die maan gevorm word deur die tangensiële impak op die aarde van 'n liggaam so groot soos Mars. Daar word veronderstel dat die meeste buitenste silikate van die botsende liggaam verdamp sal word, terwyl 'n metaalkern dit nie sal doen nie. Daarom sal die meeste botsingsmateriaal wat om die baan gestuur word, uit silikate bestaan, wat die samesmolende maan ysterarm laat. Die meer vlugtige materiale wat tydens die botsing vrygestel is, sou waarskynlik die Sonnestelsel vryspring, terwyl silikate geneig sou word om saam te smelt. [12]

Agtien maande voor 'n konferensie in Oktober 1984 oor maanoorsprong het Bill Hartmann, Roger Phillips en Jeff Taylor mede-maanwetenskaplikes uitgedaag: "U het agtien maande. Gaan terug na u Apollo-data, gaan terug na u rekenaar, doen alles wat u moet , maar besluit. Moenie na ons konferensie kom nie, tensy u iets te sê het oor die geboorte van die Maan. ' Op die 1984-konferensie in Kona, Hawaii, het die hipotese van die reuse-impak as die mees gewilde hipotese na vore gekom.

Voor die konferensie was daar partydiges van die drie 'tradisionele' teorieë, plus 'n paar mense wat die reuse-impak ernstig begin opneem het, en daar was 'n groot apatiese middel wat nie gedink het dat die debat ooit opgelos sou word nie. Daarna was daar in wese net twee groepe: die reuse-impakkamp en die agnostici. [13]

Die naam van die veronderstelde protoplanet is afgelei van die mitiese Griekse titaan Theia / ˈ θ iː ə /, wat die maangodin Selene gebaar het. Hierdie benaming is aanvanklik in 2000 deur die Engelse geochemikus Alex N. Halliday voorgestel en is in die wetenskaplike gemeenskap aanvaar. [2] [14] Volgens moderne teorieë oor planeetvorming, was Theia deel van 'n bevolking van Mars-grootte liggame wat 4,5 miljard jaar gelede in die Sonnestelsel bestaan ​​het. Een van die aantreklike kenmerke van die reuse-impak-hipotese is dat die vorming van die Maan en die Aarde in lyn is tydens die vorming daarvan. Daar word vermoed dat Aarde tientalle botsings met planeetgrootte liggame ervaar het. Die maanvormende botsing sou slegs een so 'n 'reuse-impak' gewees het, maar beslis die laaste belangrike impakgebeurtenis. Die laat swaar bombardement deur baie kleiner asteroïdes het later plaasgevind - ongeveer 3,9 miljard jaar gelede.

Sterrekundiges dink dat die botsing tussen Aarde en Theia ongeveer 4,4 tot 4,45 bya plaasgevind het, ongeveer 0,1 miljard jaar nadat die sonnestelsel begin vorm het. [15] [16] In astronomiese terme sou die impak van matige snelheid gewees het. Daar word vermoed dat Theia die aarde in 'n skuins hoek getref het toe die aarde amper gevorm was. Rekenaarsimulasies van hierdie scenario met 'n laat-impak dui op 'n aanvanklike impakssnelheid by oneindig minder as 4 kilometer per sekonde (2,5 mi / s), wat toeneem namate dit tot meer as 9,3 km / s (5,8 mi / s) val, en 'n trefhoek van ongeveer 45 °. [17] Die suurstof-isotoop-oorvloed in maanrots dui egter op 'n "kragtige vermenging" van Theia en die Aarde, wat dui op 'n steil slaghoek. [3] [18] Theia se ysterkern sou in die jong aarde se kern gesink het, en die meeste van Theia se mantel het op die aarde se mantel toegesak. 'N Beduidende deel van die mantelmateriaal van beide Theia en die Aarde sou egter in 'n wentelbaan om die Aarde gewerp word (as dit met 'n snelheid tussen wentelsnelheid en ontsnaptempo uitgegooi word) of in individuele wentelbane om die Son (as dit met hoër snelhede uitgestoot word). Modellering [19] het veronderstel dat materiaal in 'n wentelbaan om die aarde moontlik in drie opeenvolgende fases die maan gevorm het, wat eers afkomstig is van die liggame wat aanvanklik buite die Aarde se Roche-limiet was, wat die binneste skyfmateriaal binne die Roche-limiet beperk het. Die binneste skyf sprei stadig en viskos terug na die Aarde se Roche-grens en druk die buitenste liggame deur middel van resonante interaksies. Na 'n paar tien jaar het die skyf buite die Roche-grens versprei en nuwe voorwerpe begin voortbring wat die groei van die Maan voortgesit het, totdat die binneskyf na 'n paar honderde jare in massa uitgeput is. Materiaal in stabiele Kepler-wentelbane sou dus waarskynlik 'n ruk later die Aarde – Maanstelsel tref (omdat die Kepler-baan van die Aarde-Maanstelsel om die Son ook stabiel bly). Skattings gebaseer op rekenaarsimulasies van so 'n gebeurtenis, dui daarop dat ongeveer twintig persent van die oorspronklike massa van Theia as 'n ring van puin om die aarde sou beland, en ongeveer die helfte van hierdie saak het in die maan saamgeval. Die aarde sou aansienlike hoeveelhede hoekmomentum en massa gekry het deur so 'n botsing. Ongeag die snelheid en kanteling van die Aarde se rotasie voor die inslag, sou dit 'n dag ongeveer vyf uur na die inslag ervaar het, en die Aarde se ewenaar en die baan van die Maan sou gelyktydig geword het. [20]

Nie al die ringmateriaal hoef dadelik opgesweep te word nie: die verdikte kors van die maan se oorkant dui op die moontlikheid dat 'n tweede maan in die Lagrange-punt van die maan ongeveer 1 000 km in deursnee is. Die kleiner maan het moontlik tien miljoene jare in 'n baan gebly. Aangesien die twee mane van die aarde af na buite migreer, sou die getye-effekte van die son die Lagrange-baan onstabiel gemaak het, wat gelei het tot 'n botsing met 'n stadige snelheid wat die kleiner maan op die noue kant van die maan "pankoek" en materiaal by die kors gevoeg het. . [21] [22] Maanmagma kan nie deur die dik kors aan die ander kant steek nie, wat minder maanmaria veroorsaak, terwyl die nabye kant 'n dun kors het wat die groot maria van die aarde af sigbaar. [23]

In 2001 het 'n span van die Carnegie-instelling in Washington berig dat die rotse van die Apollo-program 'n isotopiese handtekening gehad het wat identies was met rotse van die Aarde en verskil van byna alle ander liggame in die Sonnestelsel. [6]

In 2014 het 'n span in Duitsland berig dat die Apollo-monsters 'n effens ander isotopiese handtekening as die aarde se gesteentes gehad het. [24] Die verskil was gering, maar statisties beduidend. Een moontlike verklaring is dat Theia naby die aarde gevorm het. [25]

Hierdie empiriese gegewens wat die noue ooreenkoms van die samestelling toon, kan slegs deur die standaard reuse-impak hipotese verklaar word as 'n uiters onwaarskynlike toeval, waar die twee liggame voor die botsing op een of ander manier 'n soortgelyke samestelling gehad het. In die wetenskap dui 'n baie lae waarskynlikheid van 'n situasie egter op 'n teoretiese fout, en daarom is daar gefokus op die wysiging van die teorie om hierdie feit beter te verklaar dat die aarde en die maan uit byna dieselfde soort rots bestaan. [ aanhaling nodig ]

Ewewigshipotese Wysig

In 2007 het navorsers van die California Institute of Technology getoon dat die waarskynlikheid dat Theia 'n identiese isotopiese handtekening het aangesien die aarde baie klein was (minder as 1 persent). [26] Hulle het voorgestel dat die twee reservoirs in die nasleep van die reuse-impak, terwyl die aarde en die voor-maanskyf gesmelt en verdamp is, verbind is deur 'n gemeenskaplike silikaatdampatmosfeer en dat die aarde-maan-stelsel homogeniseer deur konvektiewe roering terwyl die stelsel bestaan ​​het in die vorm van 'n deurlopende vloeistof. So 'n "ewewig" tussen die aarde na die impak en die voor-maanskyf is die enigste voorgestelde scenario wat die isotopiese ooreenkomste van die Apollo-gesteentes met rotse uit die binneland van die aarde verklaar. Vir hierdie scenario om lewensvatbaar te wees, sal die voor-maan-skyf egter ongeveer 100 jaar moet verduur. Werk is aan die gang [ wanneer? ] om vas te stel of dit moontlik is.

Hipotese van direkte botsing

Volgens navorsing (2012) om soortgelyke samestellings van die Aarde en die Maan te verduidelik, gebaseer op simulasies aan die Universiteit van Bern deur fisikus Andreas Reufer en sy kollegas, het Theia direk met die Aarde gebots in plaas daarvan om dit skaars te vee. Die botsingspoed was moontlik hoër as wat oorspronklik aanvaar is, en hierdie hoër snelheid het Theia moontlik heeltemal vernietig. Volgens hierdie wysiging is die samestelling van Theia nie so beperk nie, wat 'n samestelling van tot 50% waterys moontlik maak. [27]

Synestia hipotese Redigeer

Een poging om die produkte van die botsing in 2018 te homogeniseer, was om die primêre liggaam aan te wakker deur 'n groter rotasiesnelheid voor die botsing. Op hierdie manier sal meer materiaal van die primêre liggaam afgesny word om die Maan te vorm. Verdere rekenaarmodellering het bepaal dat die waargenome resultaat verkry kon word deurdat die voor-aarde-liggaam baie vinnig moes draai, soveel dat dit 'n nuwe hemelse voorwerp gevorm het wat die naam 'synestia' gekry het. Dit is 'n onstabiele toestand wat deur nog 'n botsing kon ontstaan ​​om die rotasie vinnig genoeg te laat draai. Verdere modellering van hierdie kortstondige struktuur het getoon dat die primêre liggaam wat as 'n doughnutvormige voorwerp (die sinestia) draai, ongeveer 'n eeu bestaan ​​('n baie kort tydjie) [ aanhaling nodig ] voordat dit afgekoel het en die aarde en die maan gebaar het. [28] [29]

Aardse hipotese van die magma-oseaan

'N Ander model, in 2019, om die ooreenkoms tussen die aarde en die samestelling van die maan te verklaar, is dat dit kort nadat die aarde gevorm is, bedek was deur 'n see van warm magma, terwyl die impakende voorwerp waarskynlik uit soliede materiaal was. Modellering suggereer dat dit daartoe sal lei dat die impak die magma baie meer verhit as vaste stowwe van die impakende voorwerp, wat daartoe lei dat meer materiaal uit die voor-aarde geskiet word, sodat ongeveer 80% van die maanvormende puin uit die voor-aarde ontstaan. . Baie vorige modelle het voorgestel dat 80% van die maan afkomstig is van die trekker. [30] [31]

Indirekte bewyse vir die reuse-impak-scenario is afkomstig van gesteentes wat tydens die Apollo-maanlandings versamel is, wat suurstof-isotoopverhoudings toon wat amper identies is aan dié van die aarde. The highly anorthositic composition of the lunar crust, as well as the existence of KREEP-rich samples, suggest that a large portion of the Moon once was molten and a giant impact scenario could easily have supplied the energy needed to form such a magma ocean. Several lines of evidence show that if the Moon has an iron-rich core, it must be a small one. In particular, the mean density, moment of inertia, rotational signature, and magnetic induction response of the Moon all suggest that the radius of its core is less than about 25% the radius of the Moon, in contrast to about 50% for most of the other terrestrial bodies. Appropriate impact conditions satisfying the angular momentum constraints of the Earth–Moon system yield a Moon formed mostly from the mantles of Earth and the impactor, while the core of the impactor accretes to Earth. [4] Earth has the highest density of all the planets in the Solar System [32] the absorption of the core of the impactor body explains this observation, given the proposed properties of the early Earth and Theia.

Comparison of the zinc isotopic composition of lunar samples with that of Earth and Mars rocks provides further evidence for the impact hypothesis. [33] Zinc is strongly fractionated when volatilised in planetary rocks, [34] [35] but not during normal igneous processes, [36] so zinc abundance and isotopic composition can distinguish the two geological processes. Moon rocks contain more heavy isotopes of zinc, and overall less zinc, than corresponding igneous Earth or Mars rocks, which is consistent with zinc being depleted from the Moon through evaporation, as expected for the giant impact origin. [33]

Collisions between ejecta escaping Earth's gravity and asteroids would have left impact heating signatures in stony meteorites analysis based on assuming the existence of this effect has been used to date the impact event to 4.47 billion years ago, in agreement with the date obtained by other means. [37]

Warm silica-rich dust and abundant SiO gas, products of high velocity impacts – over 10 km/s (6.2 mi/s) – between rocky bodies, have been detected by the Spitzer Space Telescope around the nearby (29 pc distant) young (

12 My old) star HD 172555 in the Beta Pictoris moving group. [38] A belt of warm dust in a zone between 0.25AU and 2AU from the young star HD 23514 in the Pleiades cluster appears similar to the predicted results of Theia's collision with the embryonic Earth, and has been interpreted as the result of planet-sized objects colliding with each other. [39] A similar belt of warm dust was detected around the star BD+20°307 (HIP 8920, SAO 75016). [40]

This lunar origin hypothesis has some difficulties that have yet to be resolved. For example, the giant-impact hypothesis implies that a surface magma ocean would have formed following the impact. Yet there is no evidence that Earth ever had such a magma ocean and it is likely there exists material that has never been processed in a magma ocean. [41]

Composition Edit

A number of compositional inconsistencies need to be addressed.

  • The ratios of the Moon's volatile elements are not explained by the giant-impact hypothesis. If the giant-impact hypothesis is correct, these ratios must be due to some other cause. [41]
  • The presence of volatiles such as water trapped in lunar basalts and carbon emissions from the lunar surface is more difficult to explain if the Moon was caused by a high-temperature impact. [42][43]
  • The iron oxide (FeO) content (13%) of the Moon, intermediate between that of Mars (18%) and the terrestrial mantle (8%), rules out most of the source of the proto-lunar material from Earth's mantle. [44]
  • If the bulk of the proto-lunar material had come from an impactor, the Moon should be enriched in siderophilic elements, when, in fact, it is deficient in them. [45]
  • The Moon's oxygen isotopic ratios are essentially identical to those of Earth. [6] Oxygen isotopic ratios, which may be measured very precisely, yield a unique and distinct signature for each Solar System body. [46] If a separate proto-planet Theia had existed, it probably would have had a different oxygen isotopic signature than Earth, as would the ejected mixed material. [47]
  • The Moon's titanium isotope ratio ( 50 Ti/ 47 Ti) appears so close to Earth's (within 4 ppm), that little if any of the colliding body's mass could likely have been part of the Moon. [48][49]

Lack of a Venusian moon Edit

If the Moon was formed by such an impact, it is possible that other inner planets also may have been subjected to comparable impacts. A moon that formed around Venus by this process would have been unlikely to escape. If such a moon-forming event had occurred there, a possible explanation of why the planet does not have such a moon might be that a second collision occurred that countered the angular momentum from the first impact. [50] Another possibility is that the strong tidal forces from the Sun would tend to destabilise the orbits of moons around close-in planets. For this reason, if Venus's slow rotation rate began early in its history, any satellites larger than a few kilometers in diameter would likely have spiraled inwards and collided with Venus. [51]

Simulations of the chaotic period of terrestrial planet formation suggest that impacts like those hypothesised to have formed the Moon were common. For typical terrestrial planets with a mass of 0.5 to 1 Earth masses, such an impact typically results in a single moon containing 4% of the host planet's mass. The inclination of the resulting moon's orbit is random, but this tilt affects the subsequent dynamic evolution of the system. For example, some orbits may cause the moon to spiral back into the planet. Likewise, the proximity of the planet to the star will also affect the orbital evolution. The net effect is that it is more likely for impact-generated moons to survive when they orbit more distant terrestrial planets and are aligned with the planetary orbit. [52]

In 2004, Princeton University mathematician Edward Belbruno and astrophysicist J. Richard Gott III proposed that Theia coalesced at the L4 of L5 Lagrangian point relative to Earth (in about the same orbit and about 60° ahead or behind), [53] [54] similar to a trojan asteroid. [5] Two-dimensional computer models suggest that the stability of Theia's proposed trojan orbit would have been affected when its growing mass exceeded a threshold of approximately 10% of Earth's mass (the mass of Mars). [53] In this scenario, gravitational perturbations by planetesimals caused Theia to depart from its stable Lagrangian location, and subsequent interactions with proto-Earth led to a collision between the two bodies. [53]

In 2008, evidence was presented that suggests that the collision may have occurred later than the accepted value of 4.53 Gya, at approximately 4.48 Gya. [55] A 2014 comparison of computer simulations with elemental abundance measurements in Earth's mantle indicated that the collision occurred approximately 95 My after the formation of the Solar System. [56]

It has been suggested that other significant objects may have been created by the impact, which could have remained in orbit between Earth and the Moon, stuck in Lagrangian points. Such objects may have stayed within the Earth–Moon system for as long as 100 million years, until the gravitational tugs of other planets destabilised the system enough to free the objects. [57] A study published in 2011 suggested that a subsequent collision between the Moon and one of these smaller bodies caused the notable differences in physical characteristics between the two hemispheres of the Moon. [58] This collision, simulations have supported, would have been at a low enough velocity so as not to form a crater instead, the material from the smaller body would have spread out across the Moon (in what would become its far side), adding a thick layer of highlands crust. [59] The resulting mass irregularities would subsequently produce a gravity gradient that resulted in tidal locking of the Moon so that today, only the near side remains visible from Earth. However, mapping by the GRAIL mission has ruled out this scenario. [ aanhaling nodig ]

In 2019, a team at the University of Münster reported that the molybdenum isotopic composition of Earth's core originates from the outer Solar System, likely bringing water to Earth. One possible explanation is that Theia originated in the outer Solar System. [60]

Other mechanisms that have been suggested at various times for the Moon's origin are that the Moon was spun off from Earth's molten surface by centrifugal force [9] that it was formed elsewhere and was subsequently captured by Earth's gravitational field [61] or that Earth and the Moon formed at the same time and place from the same accretion disk. None of these hypotheses can account for the high angular momentum of the Earth–Moon system. [20]

Another hypothesis attributes the formation of the Moon to the impact of a large asteroid with Earth much later than previously thought, creating the satellite primarily from debris from Earth. In this hypothesis, the formation of the Moon occurs 60–140 million years after the formation of the Solar System. Previously, the age of the Moon had been thought to be 4.527 ± 0.010 billion years. [62] The impact in this scenario would have created a magma ocean on Earth and the proto-Moon with both bodies sharing a common plasma metal vapor atmosphere. The shared metal vapor bridge would have allowed material from Earth and the proto-Moon to exchange and equilibrate into a more common composition. [63] [64]

Yet another hypothesis proposes that the Moon and Earth have formed together instead of separately like the giant-impact hypothesis suggests. This model, published in 2012 by Robin M. Canup, suggests that the Moon and Earth formed from a massive collision of two planetary bodies, each larger than Mars, which then re-collided to form what is now called Earth. [65] [66] After the re-collision, Earth was surrounded by a disk of material, which accreted to form the Moon. This hypothesis could explain evidence that others do not. [66]


Latest Lunar Hypothesis on the Rocks

The rocks that Apollo astronauts brought back from the moon helped to demolish pet evolutionary ideas about the moon’s origin. So scientists came up with a new hybrid. A fresh look at the moon rocks has threatened this new idea, too.

It’s a thrilling tale! Billions of years ago a young planet, called Earth, was in the early stages of becoming habitable when tragedy struck. A rogue planet named Theia, roughly the size of Mars, careened into Earth, sending debris everywhere. The Earth absorbed the planet’s core and most of its material. But some of the debris accumulated into our moon, which displays a freakish combination of traits from both its parents.

For more than thirty years, that is how most evolutionary scientists have explained the moon’s origin. How else can we explain the moon’s unique combination of traits, unlike anything else in the solar system? Until recently, the giant impact hypothesis satisfied many of their questions.

A new study has thrown this hypothesis into the air.1 If two planets formed the moon, we would expect it to have a unique mixture of materials, different from those on Earth. To test this, scientists took another look at the lunar rocks brought back by the Apollo astronauts. They focused on the element titanium.

On Earth, titanium comes in predictable combinations. While every atom of titanium contains 22 protons, the number of neutrons can vary from 24 to 28. These variations are called isotopes. For instance, the isotope titanium-48 consists of 22 protons and 26 neutrons. It is the most common isotope of titanium on Earth.

The new research studied the ratio of two isotopes—titanium-47 and titanium-50—found in twelve lunar rocks. The ratio was similar from rock to rock, indicating that this is a common ratio on the moon. More surprising, this is the same ratio found in rocks on Earth. This finding causes problems for the “giant impact” hypothesis. The moon ought to be a mixture of matter from both Earth and Theia. We know from studying meteorites that extraterrestrial bodies have different isotopic ratios, so how could the moon match the Earth?

This is not a new problem. Scientists have long known that the three isotopes of oxygen—oxygen-16, oxygen-17, and oxygen-18—have the same ratio on the Earth as they do on the moon. This similarity was explained by assuming that the oxygen mixed together right after the collision, leaving behind the same ratio on Earth as in the debris that formed the moon. But this explanation won’t work for titanium. Titanium has a very high boiling point compared to oxygen. So the rocks from Theia could not have gotten hot enough to melt and mix so thoroughly with rocks from Earth.

This new study, if confirmed, may force scientists to return to the drawing board for a new theory of the moon’s origin. This is not the first time scientists have revised their hypotheses. Fifty years ago three other theories competed to explain the moon’s origin. Indeed, settling this dispute was a major reason for the Apollo program. One theory claimed that the Earth formed first but it rotated so rapidly that it spun off material that coalesced into the moon. A second theory said the Earth and moon formed simultaneously from the same clump of matter. The third theory held that the moon formed elsewhere and then was captured as it passed by Earth’s gravity.

Most scientists liked the second theory—that the Earth and moon formed simultaneously—because the other two challenged the fundamental laws of physics. However, the types of elements in the lunar rocks brought back by the Apollo astronauts appeared to rule out all three theories. In the post-Apollo world, scientists developed the giant impact hypothesis as a sort of hybrid of the three older models.

How do creationists view the moon’s origin? The Bible reveals that God made the lesser light (the moon) on Day Four and ordained it to fulfill several purposes (Genesis 1:14–19). Since each day of Creation Week was a normal day, the moon could not have formed through some gradual process, but rather was made very rapidly. In light of special creation , it isn’t surprising that lunar characteristics defy any gradual, evolutionary explanations.

In fact, we might expect the moon to have unique characteristics unlike any other object in the solar system. For instance, most moons orbit their planet’s equator, but not the Earth’s moon. Our moon is the only one that orbits close to the ecliptic—the plane of the planet’s orbit around the sun. This orbit, along with the moon’s uniquely high mass relative to the earth, stabilizes the Earth’s rotation axis at 23.5 degrees. Without this stabilizing influence, the Earth would wobble erratically, wreaking havoc on our seasons. Instead, we have regular seasons by God ’s wise design.

Our moon’s purposes are different from other moons: for the benefit and blessing of mankind, as we worship and serve our Creator on Earth.


New theory suggests large blobs of material in Earth's mantle are remnants of protoplanet Theia

The Giant Impact hypothesis for the origin of the LLSVPs. Credit: Li et al.

A team of scientists at Arizona State University has proposed that the large blobs of material in Earth's mantle (the large low-shear velocity provinces, LLSVPs) may be left over pieces of Theia, a protoplanet theorized to have struck Earth, resulting in the creation of the moon. The group argued their case at this year's Lunar and Planetary Science Conference and are awaiting publication in Geofisiese navorsingsbriewe.

Most space scientists have come to believe that the moon was created when another planet (now called Theia) collided with a very early Earth—pieces of Earth, Theia or both that were flung into space during the collision eventually coalesced into the moon. Theories regarding what happened to the rest of Theia are still being argued. In this new effort, the team in Arizona suggests that much of Theia's mantle wound up in Earth's mantle, forming what are now called the large low-shear-velocity provinces, LLSVPs—one beneath parts of the African continent and one beneath the Pacific Ocean.

Scientists have been studying the LLSVPs for many years—their existence has been confirmed by studying seismic readings around the globe. When seismic waves run into the LLSVPs, they slow down, suggesting the material they are made of is denser than the rest of the mantle. The LLSVPs are very large and rest on the rim of the outer core. The team at ASU note that if Theia's mantle was denser than Earth's, any of it that made its way to the mantle would eventually work its way to the core.

To back up their ideas, the team at ASU built a model depicting Earth as it was approximately 4.5 billion years ago and then showing what could have happened if there were a collision with a planet the size of Mars, or even larger. The model also assumed that the mantle of the theorized planet Theia was rich in iron, making it extremely dense. In their model, Theia winds up mostly destroyed, with pieces flung into space to create the moon, and much of its mantle breaking into fragments, which make it all the way into Earth's mantle. Over billions of years, the fragments merge, forming the LLSVPs.

The researchers note that the idea of Theian fragments making up the LLSVPs has been expressed before by others in the field, but suggest their work is the most comprehensive to date.


An ancient protoplanet may be buried beneath the Pacific Ocean

Finally, scientists might be able to confirm how the Moon formed.

The aftermath of an ancient collision between Earth and a smaller protoplanet may be hidden deep within our planet’s mantle, according to a new theory.

The hypothesis comes from a team of scientists at Arizona State University, who together suggest the remains of an ancient protoplanet known as Theia may be found embedded in our own planet’s interior, buried in the deep layers of rock below West Africa and the Pacific Ocean.

The scientists presented their hypothesis at the 52nd Lunar and Planetary Science Conference held virtually between March 15-19. The theory will be laid out in a paper awaiting publication in the journal Geophysical Research Letters.

Why it matters — If this hypothesis is proven correct, then it provides the first direct evidence of the impact hypothesis that formed the Moon.

Qian Yuan, a Ph.D. candidate at the School of Earth and Space Exploration at Arizona State University and the lead author of the new paper, came up with the hypothesis during a planetary geochemistry class on the disputed origin story of the Earth’s Moon.

Scientists believe that sometime around 4 billion years ago, a massive object the size of Mars dubbed Theia collided with the young, developing Earth. The collision, so the theory goes, tossed vaporized particles from the Earth into space, bound together through gravity to form the Moon.

This impact hypothesis remains unproven. It is one of three main theories of how the Moon formed. The other two suggest the Moon formed either at the same time as Earth in situ or that it was a wandering body captured by Earth's gravitational field.

“Although the Giant Impact hypothesis for Moon formation is widely accepted, scientists find it hard to provide direct evidence to suggest the existence of the hypothetic impactor Theia,” Yuan tells Omgekeerde.

This inspired me to think the missing Theia may go into the Earth after the impact.”

WHAT'S NEW —Yuan and his colleagues were intrigued by two large blobs within Earth’s mantle, which sit below West Africa and the Pacific Ocean. The planet’s core is wedged in between these blobs.

The blobs, formally known as large low-shear velocity provinces, were detected using seismic waves — these are the waves of energy that travel through Earth’s layers during an earthquake. As the waves passed through these blobs, they slowed down, suggesting to observing scientists that the blobs are much hotter and denser than the surrounding material.

Scientists are not sure why these provinces formed that way. But previous evidence suggests they have existed since the time the Moon formed, billions of years ago.

And according to the new hypothesis, these blobs may, in fact, be leftover remains of Theia.

HOW THEY DID IT —The scientists behind the new study created a young Earth model as it would have been 4.5 billion years ago and then simulated a collision with a Mars-sized object (Theia).

According to their model, most of Theia would have flung out into space upon colliding with the Earth. But fragments of Theia, like shrapnel from an exploding bomb, may have made their way into Earth’s mantle. Over billions of years, these fragments may have merged into our planet’s fabric, forming the two distinct blobs.

WHAT'S NEXT — The only way to prove the hypothesis is to extract samples from the large low-shear velocity provinces, which lie deep beneath Earth’s surface. Scientists would then need to compare those samples with the rock samples they have collected from the Moon. Some of these are more than 50 years old, brought back during NASA’s Apollo missions.

“If our hypothesis is right, there should be some chemical connection between the Moon and LLSVPs,” Yuan says.

“If the connection was established, it is highly likely the LLSVPs are the remnants of impactor Theia.”

Ultimately, collecting these samples means drilling deep into the surface below the Pacific Ocean — a difficult task made harder by the body of water — or under the ground in West Africa. But if scientists can build a robot that can drill for life on Mars, perhaps this endeavor may not be so far-fetched as we think.


New Evidence for Protoplanet Theia Found in Moon Rocks

This is an artist’s depiction of a catastrophic collision between two celestial bodies such an impact between the proto-Earth and Theia likely formed the Moon. Image credit: NASA / JPL-Caltech.

Most planetary scientists support the giant impact hypothesis which proposes that the Moon was created out of the debris left over from an impact between the Earth and the planetesimal Theia (sometimes called Euryphaessa or Orpheus), about 4.5 billion years ago.

Efforts to confirm that the impact had taken place had centered on measuring the ratios between the isotopes of oxygen, titanium, silicon and others.

These ratios are known to vary throughout the Solar System, but their close similarity between Earth and Moon conflicted with theoretical models of the collision that indicated that the Moon would form mostly from Theia, and thus would be expected to be compositionally different from the Earth.

Now Dr Daniel Herwartz from the Geowissenschaftliches Zentrum in Germany and his colleagues have used more refined techniques to compare the ratios of 17 O/ 16 O in lunar samples, with those from Earth.

They initially used lunar samples which had arrived on Earth via meteorites, but as these samples had exchanged their isotopes with water from Earth, fresher samples were sought.

These were provided by NASA from the Apollo 11, 12 and 16 missions. These samples were found to contain significantly higher levels of 17 O/ 16 O than their Earthly counterparts.

“The differences are small and difficult to detect, but they are there,” explained Dr Herwartz, the lead author of the study.

“This means two things: firstly we can now be reasonably sure that the Giant collision took place secondly, it gives us an idea of the geochemistry of Theia.”

“Theia seems to have been similar to what we call E-type chondrites (Enstatite chondrites).”

“If this is true, we can now predict the geochemical and isotopic composition of the Moon, because the present Moon is a mixture of Theia and the early Earth. The next goal is to find out how much material of Theia is in the Moon.”

Most models estimate that the Moon is composed of around 70 to 90 per cent material from Theia, with the remaining 10 to 30 per cent coming from the early Earth.

However, some models argue for as little as 8 per cent Theia in the Moon.

The new findings indicate that a 50:50 mixture seems possible, but this needs to be confirmed.

Daniel Herwartz et al. 2014. Identification of the giant impactor Theia in lunar rocks. Wetenskap, vol. 344, no. 6188, pp. 1146-1150 doi: 10.1126/science.1251117


Kyk die video: New Study Explains How Moon Was Created From Earth-Theia Collision (Februarie 2023).