Dupla ütközés hozhatta létre Holdunkat

Szerző: Kovács Gergő

A Hold keletkezésére a múltban számos elmélet született: egyes hipotézisek szerint kísérőnk a gyorsan forgó Földből szakadt ki; míg mások szerint a Hold eredetileg a Nap körül, elnyúlt pályán keringett, később pedig a Földhöz túl közel kerülve pályára állt bolygónk körül. Ma, a legelfogadottabb elmélet szerint 4,5 milliárd évvel ezelőtt egy Mars-méretű bolygócsíra, a Theia ütközött a Földnek, összeolvadva bolygónkkal. A kozmikus karambol során kirepülő törmelékből jött létre a Hold; továbbá egyes kutatások szerint feltételezhető, hogy a külső bolygórendszerben keletkezett, majd később a Föld közelébe került Theiáról származik bolygónk vízkészletének jelentős része.

Egy, a Planetary Science Journalban megjelent új tanulmány szerint a Holdat létrehozó bolygóütközés valójában két fejezetből állt. Az első ütközés során a Theia körülbelül 45 fokos szögben találta el a Földet, „lecsúszva” bolygónkról. Ekkor az égitest jelentős mértékben veszített Nap körüli keringési sebességéből. Néhány százezer évvel később történt a második ütközés. Ekkor a Theia már elég lassan mozgott ahhoz, hogy a Föld és a Theia végleg egybeolvadjon, anyaguk pedig összekeveredjen. E tanulmány, melynek az alapját több ezer számítógépes szimuláció szolgáltatja, nem csupán a Föld-Hold bolygórendszer keletkezésének pontosabb megismerésében segíthet, de választ adhat arra a kérdésre is, miért lett a Vénusz és a Föld ennyire eltérő?

3D szimuláció az első, feltételezetten súroló ütközésről. A Föld és a Theia itt egy órával az ütközés utáni állapotban láthatók
(A. Emsenhuber / University of Bern / University of Munich)

„A kulcs a planetológiai különbségekben rejlik.” – szögezte le Erik Asphaug, az Arizonai Egyetem munkatársa, a kutatás vezetője. Hogy miért különbözik ennyire a Vénusz és a Föld, a Hold adhatja meg a választ. „Nem érthetjük meg, hogyan keletkezett a Föld, anélkül, hogy tudnánk, hogyan jött létre a Hold.” – magyarázta Asphaug – „Ők mindketten ugyanazon kirakós részei.” A szimulációk pedig néhány új elemet tehetnek hozzá a már meglévő kirakóshoz.

Az első ütközéskor a Theia anyagának nagy része „továbbcsúszott”
(E. Asphaug et al. / Planetary Science Journal 2021 October)

Először is, a Theia sebessége nem lehetett sem túl gyors, sem túl lassú. Ha túl gyorsan ütközik a Földnek, a két égitest egy bolygóközi törmelékfelhővé robban szét. Ha túl lassan közelíti meg a bolygónkat, a Theia a Föld holdjává válik. Az eredeti, „egy ütközéses” modell nem magyarázza meg, miért e két fenti véglet közötti, ideális sebességgel ütközött a Theia a Földnek. Az új, „két ütközéses” modell azonban magyarázatot ad erre a kérdésre: kezdetben a Theia még nagy sebességgel mozgott, az első ütközés azonban lelassította annyira, hogy a második ütközés során összeolvadhasson bolygónkkal.

A második ütközés során a Földdel összeolvadó Theia létrehozott egy anyagkorongot, melyből később kialakult a Hold.
(E. Asphaug et al. / Planetary Science Journal 2021 October)

A másik probléma az eredeti modellel az, hogy a Holdnak javarészt a Theia anyagából kellene állnia. Az Apollo misszió során hozott holdkőzet minták azonban azt mutatták, a Hold összetétele nagyon hasonló a Földéhez. A Föld és a Theia dupla ütközése azonban lehetővé tette, hogy anyaguk alaposabb keveredése által egy, a Föld összetételéhez nagyon hasonló hold jöhessen létre.

Asphaug és csapata számára az igazi meglepetés az volt, mikor kiderült, az efféle dupla ütközések hogyan hatottak volna a Vénuszra. A szimulációk szerint a Földnek ferdén ütköző és így „lecsúszó” égitestek fele a Vénusz irányába haladt volna tovább, mely bolygó minden ilyen égitestet magába olvasztott volna. Minél több ilyen égitest végezte volna a Vénuszon, annál gazdagabb lett volna a külső Naprendszerből származó illóanyagokban; továbbá annál nagyobbak lettek volna a planetológiai különbségek közte és a Föld között. E felfedezés felrázta az eredeti kutatást: ha a Vénuszt több jelentős becsapódás érte, akkor többé nem az a kérdés, hogy „Miért van a Földnek holdja?”, hanem az, hogy „A Vénusznak miért nincs?” A legvalószínűbb az, hogy csak ez az egy ilyen esemény történt, amely a Holdat létrehozta; viszont ha több ilyen is volt, akkor a sorozatos kataklizmák eltüntethették a Vénusz már meglévő holdjait, ahogy az is lehetséges, hogy a Vénuszon történt becsapódások sokkal kisebb erejűek voltak. E kérdés megválaszolásához egy mintavevő küldetésre van szükség, mely felfedné, mennyire hasonlíthat a Vénusz kémiai összetétele a Föld-Hold rendszeréhez.

(Jelen cikk az Élet és Tudomány 2021/51-52-es számában megjelent cikk másodközlése.)