1972. gada 13. decembrī Apollo 17 astronauts Garsons Šmēdijs tuvojās laukakmenim Mēness mierīguma jūrā. “Šim laukakmenim ir savs mazais ceļš, kas ved taisni uz kalnu,” viņš informēja savu komandieri Jevgeņiju Kernu, atzīmējot, kur laukakmens atradies pirms kalna lejā. Kerns paņēma dažus paraugus.
"Iedomājieties, kā būtu bijis, ja jūs tur būtu stāvējis, pirms šis laukakmens velmēts," domīgi sacīja Kerns. "Es droši vien labāk neveiktu," atbildēja Šmits.
Astronauti no laukakmens izgriezuši mēness gabalus. Pēc tam, izmantojot grābekli, Šmēts nokasīja putekļaino virsmu un pacēla oļu, kuru vēlāk sauks par troktolītu 76536.
Šai klints un tās laukakmeņu brāļiem vajadzēja pateikt stāstu par to, kā bija mūsu mēness. Šajā radīšanas stāstā, kas ierakstīts neskaitāmās mācību grāmatās un zinātnes muzeja eksponātos pēdējo četrdesmit gadu laikā, Mēness tika izkusis no katastrofiskas sadursmes starp dīgļu Zemi un cieto pasauli, kas ir Marsa lielums. Otru pasauli sauca par Teiju pēc grieķu dievietes, kura dzemdēja Selēnu, mēness. Theia ietriecās Zemē tik smagi, ka abas pasaules izkusa. Izkausētā materiāla straumes, kuras izmeta Theia, pēc tam atdzisis un sacietēja, veidojot sudrabaino pavadoni, kuru mēs visi labi zinām.
Bet mūsdienu tektolīta 76536 un citu Mēness un Marsa iežu mērījumi ir apšaubījuši šo teoriju. Pēdējo piecu gadu laikā vairāki pētījumi ir atklājuši problēmu: hipotēze par kanonisko milzu sadursmi balstās uz pieņēmumiem, kas neatbilst pierādījumiem. Ja Theia skāra Zemi un vēlāk izveidoja Mēnesi, Mēness ir jāizgatavo no Theia materiāla. Bet šajā gadījumā Mēness nav tāds pats kā Teija vai Marss. Pašiem atomiem tas izskatās gandrīz tāds pats kā Zeme.
Saskaroties ar šo neatbilstību, Mēness pētnieki meklēja jaunas idejas, lai saprastu, kā bija mēness. Acīmredzamākais risinājums var būt vienkāršākais, taču tas rada citas problēmas ar izpratni par jauno Saules sistēmu: iespējams, Theia veidoja Mēnesi, bet Theia sastāvēja arī no vielas, kas ir gandrīz identiska zemei. Alternatīvi sadursmes process sajauc visu, homogenizējot atsevišķus gabaliņus un šķidrumus kūkā, kas pēc tam tika sagriezta porcijās. Šajā gadījumā sadursmei bija jābūt ārkārtīgi spēcīgai, vai arī bija jābūt vairākām no tām. Trešais skaidrojums apšauba mūsu izpratni par planētām. Var būt, ka Zeme un Mēness, kas mums šodien ir bijuši cauri dīvainām metamorfozēm un savvaļas orbītas dejām, kas radikāli mainījušas to rotāciju un nākotni.
Reklāmas video:
Sliktas ziņas Teijai
Lai saprastu, kas varēja notikt Zemei vissvarīgākajā dienā, jums jāsāk ar Saules sistēmas jaunības izpratni. Pirms četrarpus miljardiem gadu Sauli apņēma karsts virtula formas gružu mākonis. Zvaigžņu elementi griežas ap mūsu jaundzimušo sauli, atdziestot un gadu gaitā saplūstot kopā procesā, kuru mēs pilnībā nesaprotam. Vispirms salipumos, pēc tam plaknesmēros, tad planētās. Šīs cietās vielas bija stingras un bieži sadūrās, iztvaicēja un atkal parādījās. Zeme un Mēness tika kalti tieši šajā neticami cietajā zvaigžņu biljardā.
Lai iegūtu mūsdienās esošo mēness ar tā lielumu, rotāciju un ātrumu, ar kādu tas attālinās no Zemes, mūsu labākie datoru modeļi saka, ka neatkarīgi no tā, ar ko Zeme saduras, tam jābūt kaut kam Marsa lielumam. Kaut kas vairāk vai mazāk jau radītu sistēmu ar daudz lielāku leņķisko impulsu, nekā mēs novērojam. Lielāks šāviņš arī iemetīs pārāk daudz dzelzs Zemes orbītā un ražotu mēnesi, kas ir daudz bagātāks ar dzelzi, nekā mēs novērojam.
Pirmie troktolīta 76536 un citu iežu ģeoķīmiskie pētījumi atbalstīja šo stāstu. Viņi parādīja, ka Mēness akmeņiem jābūt dzimušiem Mēness Mēness okeānā, kas savukārt varētu parādīties milzu sadursmes rezultātā. Troktolīts peldēja izkausētajā jūrā kā aisbergs Antarktīdā. Balstoties uz šiem fiziskajiem ierobežojumiem, zinātnieki nolēma, ka Mēness ir izgatavots no Teijas mirstīgajām atliekām. Bet ir problēma.
Atgriezīsimies pie jaunās Saules sistēmas. Kad cietās pasaules sadūrās un iztvaikoja, to saturs tika sajaukts, galu galā nostādinot atsevišķos reģionos. Tuvāk Saulei, kur bija karstāks, vieglākie elementi, visticamāk, sakarst un izkļūst, atstājot pārmērīgu smago izotopu daudzumu (elementu variācijas ar papildu neitroniem). Tālāk no Saules klintis spēja noturēt vairāk ūdens, un palika vieglāki izotopi. Tāpēc zinātnieks var izpētīt izotopu maisījumu, lai noteiktu, kurā Saules sistēmas daļā tas parādījās, tāpat kā akcents nodot cilvēka dzimteni.
Šīs atšķirības ir tik izteiktas, ka tās tiek izmantotas planētu un meteorītu tipu klasificēšanai. Marss, piemēram, ir tik atšķirīgs no Zemes, ka tā meteorītus var identificēt, vienkārši izmērot trīs dažādu skābekļa izotopu attiecību.
2001. gadā, izmantojot uzlabotas masas spektrometrijas metodes, Šveices zinātnieki atkārtoti pārbaudīja troktolītu 76536 un citus Mēness paraugus. Izrādījās, ka viņu skābekļa izotopi nav atšķirami no tiem, kas atrodas uz Zemes. Kopš tā laika ģeoķīmiķi ir pētījuši titānu, volframu, hromu, rubīdiju, kāliju un citus ne tik parastos metālus uz Zemes - un viņi visi izskatījās gandrīz vienādi.
Šī ir slikta ziņa Teijai. Ja Marss ir tik atšķirīgs no Zemes, Teijai - un līdz ar to arī Mēnesim - jābūt atšķirīgam. Ja tie ir vienādi, tas nozīmē, ka mēness vajadzēja veidoties no izkusušiem Zemes gabaliem. Apollo savāktās klintis, izrādās, būs tieši pretrunā ar to, ko uzstāj fizika.
"Kanoniskais modelis atrodas nopietnā krīzē," saka Sāra Stjuarte, Deivisa Kalifornijas universitātes planētu zinātniece. "Viņa vēl nav pilnībā nogalināta, bet viņas pašreizējais statuss ir tāds, ka viņa nestrādā."
Tvaika mēness
Stjuarts ir mēģinājis pārdomāt šīs problēmas fiziskos ierobežojumus - nepieciešamību pēc noteikta izmēra triecienķermeņa, kas kustas noteiktā ātrumā - uz jaunu ģeoķīmisko pierādījumu fona. 2012. gadā viņa un Matija Zhuk, kas tagad ir SETI institūtā, ierosināja jaunu fizisko modeli mēness veidošanai. Viņi paziņoja, ka jaunā Zeme ir vērpjošs dervišs, kura diena ilga divas līdz trīs stundas, kad to skāra Tija. Sadursmes rezultātā apkārt Zemei izveidojās disks - tāpat kā Saturna gredzens -, bet tas ilga tikai 24 stundas. Galu galā disks atdzisis un sacietēja, veidojot mēness.
Superdatori nav pietiekami jaudīgi, lai pilnībā simulētu šo procesu, taču viņi ir parādījuši, ka šāviņš, kas ietriecas tik strauji vērpjošajā pasaulē, var nogriezt pietiekami daudz Zemes, pilnībā iznīcināt Teiju un nokasīt pietiekami daudz ādas no abiem, lai izveidotu Mēnesi un Zemi ar vienādām izotopu attiecībām. Tāpat kā podnieks uz podnieka riteņa.
Tomēr, lai ātri rotējošais Zemes skaidrojums būtu pareizs, ir jābūt kaut kam citam, kas palēnina planētas griešanās ātrumu līdz pašreizējam stāvoklim. Savā 2012. gada rakstā Stjuarts un Čaks apgalvoja, ka noteiktai orbītas un rezonanses mijiedarbībai Zemei vajadzēja nodot leņķisko impulsu saulei. Vēlāk Džeks Gudrība no Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta ierosināja vairākus alternatīvus scenārijus leņķiskā impulsa iegūšanai no Zemes-Mēness sistēmas.
Tomēr neviens no paskaidrojumiem nebija apmierinošs. 2012. gada modeļi nekad nav spējuši izskaidrot Mēness orbītu vai tā ķīmiju, saka Stjuarts. Un tā, pagājušajā gadā Simons Loks, tā laika Hārvardas absolvents un Stjuarta students, iepazīstināja ar atjauninātu modeli, kas ieteica iepriekš neredzētu planētas struktūru.
Pēc viņa domām, katrs Zemes un Teijas gabals iztvaikoja un bieza virtula formā veidoja pietūkušu, pietūkušu mākoni. Mākonis pagriezās tik ātri, ka sasniedza punktu, ko sauc par kopējās rotācijas robežu. Šajā mākoņa ārējā malā iztvaikojušais iezis riņķoja tik ātri, ka mākonis ieguva jaunu struktūru, ar biezu disku riņķojot pa iekšējo reģionu. Svarīgi, ka disks nebija atdalīts no centrālā reģiona tādā pašā veidā, kā ir Saturna gredzeni.
Apstākļi šajā struktūrā ir neaprakstāmi ellīgi; nav virsmas, tā vietā ir izkusušu klinšu mākoņi, un katrs mākoņa laukums veido izkusušu klinšu lietus pilienus. Mēneši auga šajā tvaikā, saka Loks, pirms tvaiki beidzot atdzisa un atstāja aiz Zemes-Mēness sistēmu.
Ņemot vērā struktūras neparastās īpašības, Loks un Stjuarts uzskatīja, ka tā ir pelnījusi jaunu vārdu. Viņi izmēģināja vairākas versijas, pirms nonāca pie "sinestijas", kurā grieķu prefikss "grēks" nozīmē "kopā", un dieviete Hestija, kas attēlo mājas, pavardu un arhitektūru. Šis vārds nozīmē "saistīta struktūra", saka Stjuarts.
“Šie ķermeņi nav tas, ko jūs domājat. Un tie neizskatās tā, kā jūs domājāt, ka viņi izskatīsies."
Maijā Loks un Stjuarts publicēja rakstu par sinestēzijas fiziku; viņu darbs pie Mēness sinestēzijas joprojām nav pabeigts. Viņi to prezentēja planētu konferencē un teica, ka viņu kolēģi ir ieinteresēti, taču diez vai piekrīt šai idejai. Varbūt tāpēc, ka sinestika paliek tikai ideja; atšķirībā no gredzenotajām planētām, kuras Saules sistēmā ir daudz, un protoplanetārajiem diskiem, kuru Visumā ir daudz, neviens nekad nav redzējis nevienu.
Bet tas ir jautrs veids, kā izskaidrot mūsu Mēness īpatnības, kad mūsu modeļi, šķiet, nedarbojas.
Desmit mēneši
Starp Saules sistēmas dabiskajiem pavadoņiem Zemes mēness var būt visbrīnišķīgākais savas vientulības dēļ. Dzīvsudrabam un Venērai nav dabīgu satelītu, daļēji tāpēc, ka tie atrodas tuvu saulei, kura gravitācijas efekts padara satelītu orbītas nestabilas. Marsam ir niecīgi Foboss un Deimos, kurus daži uzskata par asteroīdu sagūstītiem; citi runā par lielu ķermeņa krišanu uz Marsu. Gāzes milžiem ir daudz satelītu, gan cietu, gan mīkstu.
Atšķirībā no šiem satelītiem, Zemes satelīts izceļas arī ar tā lielumu un fizisko stresu, ko tas nes. Mēness pēc masas veido mazāk nekā 1% no Zemes, un ārējo planētu satelītu kopējā masa ir mazāka par 1/10 procentiem no viņu vecākiem. Vēl svarīgāk ir tas, ka Mēness veido 80% no Zemes sistēmas leņķiskā impulsa -
Mēness. Citiem vārdiem sakot, Mēness ir atbildīgs par 80% no visas sistēmas kustības. Ārējām planētām šī vērtība ir mazāka par 1%.
Varbūt Luna ne vienmēr bija uzņēmusies visu šo nastu. Satelīta sejā ir redzami smagi sprādzieni; kāpēc tad mums vajadzētu pieņemt, ka tikai viens trieciens mēness izspieda no zemes? Mēness, iespējams, ir izveidojies daudzu sadursmju laikā, sacīja Izraēlas Veizmana pētniecības institūta planētu zinātnieks Raluka Rufu.
Pagājušajā ziemā publicētajā rakstā viņa apgalvoja, ka Zemes satelīts varētu nebūt oriģināls. Tā vietā tā kļuva par tūkstošu gabalu kolekciju - vismaz desmit, pamatojoties uz viņas aprēķiniem. Šāviņi lidoja dažādos leņķos un dažādos ātrumos pret Zemi un veidoja diskus, kas saplūda “mēness atlūzās”, galu galā apžilbinot mūs pazīstamo Mēnesi.
Planētas zinātnieki atzīmēja viņas darbu. Robins Kanups, Dienvidrietumu pētniecības institūta Mēness zinātnieks un Mēness veidošanās teoriju eksperts, saka, ka teorija ir vērts padomāt. Tomēr ir jāveic vairāk pētījumu. Rufu nav pārliecināts, vai gruveši pārvietojās tajā pašā virzienā, tāpat kā mēness pastāvīgi skatās tajā pašā virzienā. Ja jā, kā viņi vispār varēja apvienoties? Tas vēl ir jāredz.
Tikmēr citi ir pievērsušies citam Zemes un Mēness līdzības skaidrojumam, uz kuru varētu būt ļoti vienkārša atbilde. Sākot ar sinestiku līdz mēness jostām, jauni fizikas modeļi un jauna fizika var būt pretrunīgi. Varbūt Mēness ir līdzīgs Zemei tikai tāpēc, ka Teija bija līdzīga.
Tas pats
Mēness nav vienīgā "zemes" lieta Saules sistēmā. Iežiem, piemēram, troktolītam 76536, ir tāda pati skābekļa izotopu attiecība kā sauszemes iežiem, kā arī asteroīdu grupām - estētiskajiem hondritiem. Šo asteroīdu skābekļa izotopi ir līdzīgi tiem, kas atrodas uz Zemes, saka Miriam Telus, kosmochemist, kurš pēta meteorītus Kārnegi institūcijā Vašingtonā. "Viens no argumentiem ir tāds, ka tie veidojas karstās diska vietās, kas varētu būt tuvāk saulei," viņa saka. Iespējams, ka tie ir izveidojušies Zemes tuvumā.
Daži no šiem iežiem saplūda, veidojot Zemi; citi veidoja Theia. Hondrīti no Enstatīta ir atlikušie ieži, kas nekad nav savākti vai izaudzēti pietiekami lieli, lai veidotos mantijas, serdeņi un pilnībā izveidotas planētas.
Janvārī Čikāgas universitātes ģeofiziķis Nikolass Daufass paziņoja, ka lielākā daļa iežu, kas kļuva par Zemi, bija estētiska tipa meteorīti. Viņš apgalvoja, ka no viņiem tiks savākts viss, kas veidojas vienā reģionā. Planētu būvniecība notika, izmantojot tos pašus jauktos materiālus, kādus mēs tagad atrodam uz Zemes un Mēness; tie izskatās vienādi, jo ir vienādi. Milzīgajam ķermenim, kas veidoja Mēnesi, iespējams, bija izotopisks sastāvs, kas līdzīgs Zemei.
Deivids Stīvensons, Kalifornijas Tehnoloģiju institūta planētu zinātnieks, kurš ir pētījis mēness izcelsmi kopš Teijas hipotēzes pirmās prezentācijas 1974. gadā, saka, ka viņš šo darbu uzskata par vissvarīgāko ieguldījumu strīdos pēdējā gada laikā. Tā kā tas ir vērsts uz problēmu, kuru ģeoķīmiķi ir mēģinājuši atrisināt gadu desmitiem ilgi.
"Tas ir gudrs stāsts par to, kā būtu jāaplūko dažādi elementi, kas to piešķir Zemei," stāsta Stīvensons.
Bet ne visi tam piekrīt. Paliek jautājumi par tādu elementu izotopu attiecībām kā volframs, atzīmē Stjuarts. Volframs-182 ir iegūts no hafnija-182, tāpēc volframa un hafnija attiecība darbojas kā pulkstenis, lai noteiktu konkrētas klints vecumu. Ja vienā klintī ir vairāk volframa-182 nekā citā, varat droši apgalvot, ka volframam bagātais iezis izveidojās agrāk. Bet visprecīzākie mērījumi rāda, ka volframa un hafnija attiecība Zemei un Mēnesim ir vienāda. Divām ķermeņiem bija jābūt īpašos apstākļos, lai tas notiktu.
Balstīts uz materiāliem no Quanta
Iļja Khel