Forskere finder yngre alder for Jordens måne

Månen dannedes lidt senere end tidligere antaget. Da en protoplanet på størrelse med Mars blev ødelagt i en kollision med den unge Jord, et nyt legeme blev skabt af det affald, der blev slynget ud under denne kollision, som blev til månen. Planetariske geofysikere ved German Aerospace Center (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR), ledet af Maxime Maurice, sammen med forskere ved universitetet i Münster, har brugt en ny numerisk model til at rekonstruere det tidspunkt, hvor begivenheden fandt sted - for 4,425 milliarder år siden. De tidligere antagelser om dannelsen af ​​månen var baseret på en alder på 4,51 milliarder år - at, er 85 millioner år tidligere end de nye beregninger afslører. Forskerne har rapporteret deres resultater i Videnskabens fremskridt .

For fire en halv milliard år siden, solsystemet var stadig kaotisk. Jorden voksede stadig til sin nuværende størrelse, at indsamle stof i form af såkaldte planetesimals. Disse var tidligere dannet i skiven af ​​støv og gas, der kredsede om den tidlige sol. Den unge jord konsolideres, bliver stadig varmere indeni. I stigende grad, store dele af klippekappen smeltede og dannede et magmahav. Det er på dette tidspunkt, at Jorden fik den naturlige satellit, der fortsætter med at kredse om den den dag i dag. En massiv kosmisk kollision mellem Jorden og en protoplanet kastede sten ud fra den unge Jord. Til sidst, dette affald agglomererede for at danne et nyt planetarisk legeme - månen.

I princippet, de fleste videnskabsmænd er enige om, hvordan månen blev dannet, men ikke om detaljerne i processen, og især ikke om det tidspunkt, hvor det skete. "Resultaterne af vores seneste modellering tyder på, at den unge Jord blev ramt af en protoplanet omkring 140 millioner år efter solsystemets fødsel for 4,567 milliarder år siden, " siger Maxime Maurice, opsummering af holdets undersøgelser. "Ifølge vores beregninger, dette skete for 4,425 milliarder år siden – med en usikkerhed på 25 millioner år – og månen blev født."

På det tidspunkt, Jorden havde netop udviklet sig til en planet. Under denne udvikling, de tunge metalliske komponenter sank til dets centrum og dannede en kerne af jern og nikkel, som var omgivet af en tyk kappe af silikatsten. Kappeklipperne blev stadig varmere på grund af tilvækstsprocessen og nedbrydningen af ​​radioaktive grundstoffer. Dette gjorde det muligt for adskillelsen af ​​metaller og silikater at finde sted i Jordens indre inden for få titusinder af år.

En planetarisk bullseye forårsagede dannelsen af ​​månen

På dette tidspunkt, Jorden blev ramt af Theia, en protoplanet, der måske var på størrelse med Mars. Theia var en af ​​titanerne i græsk mytologi, og månegudinden Selenes mor. I solsystemets tidlige dage, der ville have været mange kroppe af denne art. Nogle blev slynget ud af solsystemet, mens andre blev ødelagt af kollisioner med andre lig. Theia, imidlertid, ramte Jorden og forårsagede udslyngning af så stor en mængde materiale fra planetens kappe, at månen var i stand til at danne sig fra den. Under denne voldsomme påvirkning, dannet et flere tusinde kilometer dybt magmahav. I dag, ingen spor af Theia er tilbage efter denne kollision.

At rekonstruere, hvordan månens dannelse blev udløst af denne begivenhed, kræver en stor portion fantasi og kreativitet. Sammenstødet mellem de to lig, med sin enorme energi, også fordampet en stor mængde sten fra Jordens tidlige kappe. Dette blev slynget ud og samlet i en ring af støv rundt om Jorden, før det blev samlet der igen for at danne sten. "Fra dette, månen blev dannet på kort tid, sandsynligvis om blot et par tusinde år, " forklarer Doris Breuer, Leder af Afdelingen for Planetfysik ved DLR Instituttet for Planetforskning og medforfatter til undersøgelsen.

Den ældste månesten er ikke gammel nok

Forskere er stort set enige om historien om månens dannelse. Imidlertid, de har ikke været i stand til at datere det nøjagtigt, da ingen af ​​måneklipperne bragt til Jorden af ​​astronauterne fra de seks Apollo-missioner og de tre sovjetiske Luna-robotmissioner direkte registrerer alderen på Jordens naturlige satellit. Forskere fra DLR og universitetet i Münster har fastslået, hvornår månen blev dannet ved hjælp af en ny, indirekte metode. "Vores beregninger viser, at dette højst sandsynligt skete i slutningen af ​​Jordens dannelse, " siger Sabrina Schwinger, en anden medforfatter til undersøgelsen, beskriver det kronologiske forløb af begivenheder.

Det var ikke kun Jorden, der havde et hav af magma i sin tidlige ungdom. Energi opnået fra tilvækst førte også til dannelsen af ​​et magmahav på månen. Månen smeltede næsten helt, og på samme måde som Jorden, var dækket af et magmahav på over 1000 kilometer dybt. Dette magmahav begyndte hurtigt at størkne og dannede en skorpe af flydende, letvægtskrystaller på overfladen - dens 'grænseflade' med det kolde rum. Men under denne isolerende skorpe, som bremsede den yderligere afkøling og størkning af magmahavet, månen forblev smeltet i lang tid. Indtil nu, Forskere var ikke i stand til at bestemme, hvor lang tid det tog for magmahavet at krystallisere fuldstændigt, hvorfor de ikke kunne konkludere, hvornår månen oprindeligt blev dannet.

For at beregne levetiden for månens magmahav, forskerne brugte en ny computermodel, hvilken, for første gang, omfattende overvejede processerne involveret i størkningen af ​​magmaen. "Resultaterne fra modellen viser, at månens magmahav var langlivet og tog næsten 200 millioner år at størkne fuldstændigt til kappesten, " siger Maxime Maurice. "Tidsskalaen er meget længere end beregnet i tidligere undersøgelser, " tilføjer DLR-kollega Nicola Tosi, anden forfatter af undersøgelsen og rådgiver for Maxime Maurices ph.d. afhandling, som var grundlaget for denne fortættede videnskabelige rapport. "Ældre modeller gav en størkningsperiode på kun 35 millioner år."

Størkningsmodeller afslører månens og jordens alder

For at bestemme månens alder, videnskabsmændene måtte gå et skridt videre. De beregnede, hvordan sammensætningen af ​​de magnesium- og jernrige silikatmineraler, der blev dannet under størkningen af ​​magmahavet, ændrede sig over tid. Forskerne opdagede en drastisk ændring i sammensætningen af ​​det resterende magmahav, efterhånden som størkningen skred frem.

Dette fund er vigtigt, fordi det gjorde det muligt for forfatterne at forbinde dannelsen af ​​forskellige typer sten på månen til et bestemt stadium i udviklingen af ​​dets magmahav. "Ved at sammenligne den målte sammensætning af månens klipper med den forudsagte sammensætning af magmahavet fra vores model, vi var i stand til at spore havets udvikling tilbage til dets udgangspunkt, det tidspunkt, hvor månen blev dannet, " forklarer Sabrina Schwinger.

Resultaterne af undersøgelsen viser, at månen blev dannet for 4,425 ± 0,025 milliarder år siden. Månens nøjagtige alder er i bemærkelsesværdig overensstemmelse med en alder, der tidligere er bestemt for dannelsen af ​​Jordens metalliske kerne med uran-bly-metoden, det punkt, hvor dannelsen af ​​planeten Jorden blev afsluttet. "Dette er første gang, at månens alder kan knyttes direkte til en begivenhed, der fandt sted i slutningen af ​​Jordens dannelse, nemlig dannelsen af ​​kernen, siger Thorsten Kleine fra Institut for Planetologi ved Universitetet i Münster.