I århundraden har forskare försökt förklara hur månen bildades. Medan vissa har hävdat att det bildades av material som förlorats av jorden på grund av centrifugalkraft, hävdade andra att en förformad måne fångades av jordens tyngdkraft. Under de senaste decennierna har den mest accepterade teorin varit Giant-impact-hypotesen, som säger att månen som bildades efter att jorden slogs av ett objekt av Mars-storlek (benämnd Theia) för 4,5 miljarder år sedan.
Enligt en ny studie av ett internationellt forskarteam kan nyckeln till att bevisa vilken teori som är korrekt komma från de första kärnkraftsproven som genomfördes här på jorden för cirka 70 år sedan. Efter att ha undersökt prover av radioaktivt glas erhållet från Trinity-testplatsen i New Mexico (där den första atombomben detonerades), bestämde de att prover av Moon-bergarter visade en liknande utarmning av flyktiga element.
Studien leddes av James Day - professor i geovetenskap vid Scripps Institution of Oceanography vid University of California, San Diego. Tillsammans med sina kollegor - som kommer från Paris Institute of Earth Physics, McDonnell Center for Space Sciences och NASA: s Johnson Space Center - undersökte de glasprover som hämtats från Trinity-testplatsen för att bestämma deras kemiska kompositioner.
Detta glas, känt som trinit, skapades när plutoniumbomben detonerades på Trinity-testplatsen 1945 som en del av Manhattan-projektet. På ett avstånd av 350 meter (1.100 fot) från marken noll omvandlades arkosisk sand (som främst består av kvartskorn och fältspat) till grönfärgat glas av den extrema värmen och trycket som orsakats av den enorma explosionen.
I åratal har forskare studerat dessa glasavlagringar, som de bestämde var resultatet av att sand sugs upp i explosionen och sedan regnade ner som smält vätska på ytan. När Day och hans kollegor undersökte det, noterade de att prover av glaset tappades av zink och andra flyktiga element - som är kända för att förångas under extrem värme och tryck - beroende på hur långt de var från marknoll.
Enligt deras studie, som publicerades i Vetenskapliga framsteg den 8 februari 2017 tappades prover av trinit som erhölls mellan 10 och 250 meter (30 till 800 fot) från sprängstället av dessa element mycket mer än prover som togs längre bort. Dessutom var isotopen av zink som återstod tyngre och mindre reaktiva än i andra.
De jämförde sedan dessa resultat med studier som utfördes på månklippor, som visade en liknande utarmning av flyktiga element. Från detta bestämde de att liknande värme- och tryckförhållanden fanns en gång på månen som fick dessa element att förångas. Detta överensstämmer med teorin om att en massiv påverkan ägde rum tidigare som förvandlade månens yta till ett hav av magma.
Som Day förklarade i ett UC San Diego pressmeddelande:
Resultaten visar att avdunstning vid höga temperaturer, liknande dem i början av planetbildning, leder till förlust av flyktiga element och till anrikning i tunga isotoper i kvarvarande material från händelsen. Detta har varit konventionell visdom, men nu har vi experimentella bevis för att visa det. ”
Även om den dominerande teorin sedan 1980-talet har varit Giant-konsekvenshypotesen, har debatten pågått och är föremål för nya fynd. Till exempel, tillbaka i januari 2017, publicerade en ny studie i Naturgeovetenskap - som leddes av Raluca Rufu från Weizmann Institute of Science i Rehovot, Israel - indikerade att månen kan ha varit resultatet av många mindre kollisioner.
Med hjälp av datorsimuleringar fann Weizmann-teamet att flera små påverkningar kunde ha bildat många månkronor runt jorden som sedan skulle ha sammanfogats för att skapa månen. Men genom att visa att flyktiga element genomgår samma typ av reaktioner på värme och tryck, oavsett var reaktionen äger rum, har Day och hans kollegor erbjudit några fasta bevis som pekar på en enstaka slaghändelse.
Denna studie är bara den senaste i en serie som hjälper jordforskare att sätta begränsningar när och hur månen bildades, vilket också hjälper oss att få en bättre förståelse av solsystemets historia och dess bildning.
