Det finns ett problem med månen: Ingen vet verkligen hur den bildades, och den mest populära teorin - känd som den gigantiska effekthypotesen - verkar inte matcha med moderna observationer av månens kemiska sammansättning.
I en ny studie som publicerades 29 april i tidskriften Nature Geoscience, försöker ett team av forskare från Japan och USA att lösa denna månparadox genom att lägga till ett hav av magma i blandningen.
Den nya studien börjar med standardversionen av den gigantiska påverkan hypotesen, som går något så här: En gång i tiden, för cirka 4,5 miljarder år sedan, när solsystemet fortfarande var fullt av babyplaneter, en renegade sten ungefär storleken på Mars tog en fel sväng i närheten av Venus och slog framåt in i den fortfarande bildande jorden. De krossade resterna av denna främmande planetoid, tillsammans med några bitar av trasigt material som splittrade från jorden, sammanfördes i omloppsbana runt vår planet och så småningom blev den runda, pockmarkerade månen vi känner och älskar, går teorin.
Datorsimuleringar av denna antika påverkan antyder att om det verkligen var så som månen blev, skulle det mesta av materialet som utgör månen ha kommit från planetoiden som kraschade ned i jorden. Men nyligen genomförda studier av månbergar berättar en annan historia. Mer och mer finner forskare att den kemiska sammansättningen av jorden och månen är nästan identisk. Hur kan månen då vara gjord av mestadels jorden och mestadels icke-jorden samtidigt? Något måste ge.
Författarna till den nya studien försöker lösa denna paradox genom att ställa in tiden för den stora påverkan på cirka 50 miljoner år efter solens bildning (mot det tidigare slutet av det typiskt uppskattade fönstret) när den unga jorden kan ha täckts av ett hav av magma upp till 1 500 mil djup. I en serie datorsimuleringar slog forskarna en stenig protoplanet i denna magma-dränkta jorden och såg sedan när det smälta havet plaskade ut i rymden i en gigantisk "arm" av magma.
Den påverkade magma nådde betydligt högre temperaturer än planetoidens steniga material, vilket fick magma stänk att expandera i volym när det sprang ut i rymden. Till en början, skrev forskarna, följde magma-splashen de brutna bitarna av protoplaneten runt jordens omloppsbana, men tog snabbt förbi dem. Medan de flesta protoplanetstaktorerna så småningom föll tillbaka i jordens heta hav, förblev det stora molnet av smält material i omloppsbana och så småningom sammanfördes till en måne. Dessa simuleringar resulterade i en måne med en mycket högre andel av jord-härledda material än tidigare studier har funnit.
"I vår modell är ungefär 80% av månen gjord av proto-Earth-material," sa medförfattaren Shun-ichiro Karato, en geofysiker vid Yale University, i ett uttalande. "I de flesta av de tidigare modellerna är ungefär 80% av månen tillverkad av stötarna. Det är en stor skillnad."
Enligt studieförfattarna visar magma-oceanhypotesen att månens jordliknande kemiska sammansättning kan vara förenlig med den gigantiska slagteorin. Det är fortfarande inte ett fullständigt svar på hur månen bildades, men den förenar den dominerande teorin med faktiska observationer lite snyggare.
