Sedan slutet av 1800-talet har forskare kämpat för att förklara månens ursprung. Medan forskare har länge teoretiserat att den och jorden har ett gemensamt ursprung, har frågorna om hur och när det visat sig vara svårfångade. Till exempel är den allmänna konsensus idag att en påverkan med ett objekt av Mars-storlek (Theia) ledde till bildandet av Earth-Moon System strax efter bildandet av planeterna (alias Giant Impact Hypothesis).
Emellertid har simuleringar av denna påverkan visat att månen skulle ha bildats av material främst från det påverkande föremålet. Detta bevisas dock inte av bevisen, som visar att månen består av samma material som jorden är. Lyckligtvis har en ny studie av ett team av forskare från Japan och USA erbjudit en förklaring till skillnaden: kollisionen ägde rum när jorden fortfarande bestod av het magma.
Studien som beskriver deras resultat, "Terrestrial magma ocean origin of the Moon", dykte nyligen upp i tidskriften Naturgeovetenskap. Studien leddes av Natsuki Hosono från RIKEN Center for Computational Science och inkluderade forskare från Yale University, RIKEN Center for Computational Science och Earth-Life Science Institute (ELSI) vid Tokyo Institute of Technology.
Bortsett från simuleringar som modellerar inverkansscenariot, plågas Giant Impact Hypotesen också av det faktum att i en påverkan skulle det mesta av materialet som bildar månen vara silikatmineraler. Detta skulle resultera i att jordens satellit är järnfattig, men seismologiska studier har visat att månen troligen har en kärna som jordens (sammansatt av järn och nickel) och att konvektionen i dess kärna också drivde ett magnetfält på en gång.
Återigen erbjuder den nya studien ett scenario som kan redogöra för detta. Enligt modellen de skapade, när jorden och Theia kolliderade ungefär 50 miljoner år efter bildandet av solen (ca 4,6 miljarder år sedan), täcktes jorden av ett hav av het magma medan Theia troligen var sammansatt av fast material.
Denna modell visade att magmaen på jorden efter kollisionen hade värmats mycket mer än fasta ämnen från det påverkande föremålet. Detta skulle göra att magmaen expanderar i volym och flyr ut i omloppsbana för att bilda månen. Denna senaste modell, som tar hänsyn till den olika graden av uppvärmning mellan proto-Earth och Theia, förklarar effektivt hur det finns mycket mer jordmaterial i månens makeup.
Shun-ichiro Karato, professor i geologi vid Yale University och medförfattare på tidningen, har tidigare utfört omfattande forskning om de kemiska egenskaperna hos proto-Earth magma tidigare. Som han förklarade i en intervju med Yale News:
”I vår modell är cirka 80% av månen tillverkad av proto-Earth-material. I de flesta av de tidigare modellerna är cirka 80% av månen tillverkad av stötarna. Det här är en stor skillnad. ”
För studiens skull ledde Karato teamets forskningsinsatser för komprimering av smält silikat. Uppgiften att utveckla en beräkningsmodell för att förutsäga hur material från kollisionen skulle distribueras, utfördes under tiden av en grupp från ELSI vid Tokyo Institute of Technology och RIKEN Center for Computational Science.
Sammantaget visade den nya modellen att överhettad magma skulle gå förlorad i rymden och sammanfogas för att bilda en ny kropp i omloppsbana snabbare än materialet som förlorats från slaganordningen. Det visade också att material från jordens inre (som skulle vara rikt på järn och nickel) också skulle gå in i bildandet av månen - som sedan skulle sjunka till mitten för att bilda månens kärna.
I huvudsak bekräftar den nya modellen tidigare teorier om hur månen bildades genom att undanröja behovet av okonventionella kollisionsförhållanden. Fram till nu är det vad forskare har gjort för att redovisa skillnaden mellan effektsimuleringar och data som erhållits från studien av månbergar och månens yta.
Denna studie kan också leda till mer förfinade teorier om hur solsystemet bildades och vad som skedde direkt efter. Eftersom påverkan mellan proto-jorden och Theia kan ha spelat en roll i det eventuella livets uppkomst på jorden, kan det också hjälpa forskare att begränsa vad som behövs för att ett stjärnsystem ska ha bebodda planeter.
