A Hold kialakulása egy olyan jelenség, amelyet általában a protoplanéta hatása a proto-Föld ellen fejt ki , létrehozva egy törmelékgyűrűt, amely végül egyetlen természetes műholdvá , a Holdvá alakult . Ennek az óriási hatáshipotézisnek a változatai azonban továbbra is fennállnak. A javasolt egyéb forgatókönyvek például ennek a testnek a befogásával, a hasadással, a planetesimálisok (aszteroida típusú testekből kialakított) közös képződésével vagy ütközéseivel foglalkoznak .
A szokásos óriási becsapódási hipotézis azt sugallja, hogy egy Mars méretű test , az úgynevezett Theia , megütötte volna a proto-Földet, és egy nagy akkréciós gyűrűt hozna létre a Föld körül, amely aztán felépült a Holdra. Ez az ütközés a Föld tengelyének 23,5 ° -os dőlését is okozta , ami az évszakokat okozta .
Ez a modell azonban nem magyarázza meg a műholdon összegyűjtött bizonyos információkat. Tehát úgy tűnik, hogy a Hold oxigén izotóp aránya lényegében megegyezik a Földével. Ezek azonban egyedi és egyértelmű aláírást adnak a Naprendszer minden testének . Ha Theia külön protoplaneta lett volna, akkor valószínűleg más izotópos oxigénjelzéssel rendelkezett volna, mint a proto-Föld, csakúgy, mint a kivetett vegyes anyag. Ezenkívül a Hold titán izotóparánya ( 50 Ti / 47 Ti) olyan közelinek tűnik a Földéhez (kevesebb, mint négy milliós résznél), hogy a Hold várhatóan csak kis mennyiségű testtömeget tartalmaz ütközés közben.
A Hold 4,51 milliárd évvel ezelőtt, körülbelül 60 millió évvel a Naprendszer kialakulása után kezd kialakulni . Számos formáció mechanizmusokat javasolt, beleértve a hasadás a Hold a földkéreg által centrifugális erő (amely megköveteli kezdeti sebességgel a Föld forgása, ami túl magas), a gravitációs elfog egy előre kialakított Hold (ez ami azonban szükségessé egy irreális hosszabb földi légkör , hogy eloszlassa az energiát és a tompított Hold) és a társ-megalakult a Föld és a Hold az ősi akkréciós korong (ami nem magyarázza eltűnése fémeknek a Hold). Ezek a feltételezések szintén nem magyarázzák a Föld-Hold rendszer nagy szögletét .
Így az uralkodó hipotézis az, hogy a Föld-Hold rendszer után alakult ki, nagy hatással van a test hasonló méretű, hogy a Mars (megnevezett Theia , Selene anyja a görög mitológiában ) a proto-Föld ; óriási hatáshipotézisnek hívják . A hatás ezután anyagokat vetít a Föld pályájára, amelyek az akkréció révén végül a Holdat alkotják. A hold túlsó oldalán egy kéreg 48 km-rel vastagabb, mint a látható arcé. Lehetséges (de nem konszenzusos) magyarázat az lenne, hogy a Hold két különböző test anyagából egyesült volna.
Ez a hipotézis - bár tökéletlen - az, amely a legjobban megmagyarázza a jelenlegi Föld-Hold rendszer jellemzőit és a rendelkezésre álló bizonyítékokat. Tizennyolc hónappal a konferencia előtt1984. októberA Hold eredetéről Bill Hartmann, Roger Phillips és Jeff Taylor szervezők kihívják holdkutató társaikat: „Tizennyolc hónapos vagy. Térjen vissza az Apollo- adatokhoz , térjen vissza a számítógépéhez, tegyen meg mindent, amit meg kell tennie, de döntse el magát. Ne jöjjön konferenciánkra, hacsak nincs mondanivalója a Hold születéséről ” . A konferencia tartják Kona , Hawaii , és a Theia tűnik a leginkább konszenzusos elmélet.
„A konferencia előtt voltak támogatói a három„ hagyományos ”elméletnek, valamint néhány ember, akik komolyan kezdték venni az óriási hatást, és volt egy hatalmas listátlan közösség, aki nem gondolta, hogy a vita valaha is megoldódna. Ezt követően gyakorlatilag csak két csoport létezett: az óriási ütőtábor és az agnosztikusok. "
- Dana Mackenzie, The Big Splat, avagy Hogy jön a Holdunk
A referenciahipotézis szerint a jelenlegihez hasonló méretű proto-Föld és egy másik, a Marshoz hasonló (a Föld átmérőjének fele és tömegének tizede) hasonló protoplanéta ütközik. Ez utóbbit néha Theia- nak hívják , a görög mitológiában Selene , a Hold istennőjének édesanyjának a nevét . Erre a méretarányra azért van szükség, hogy a létrejövő rendszernek elegendő szöge legyen, hogy megfeleljen az aktuális pálya konfigurációjának. Ennek következtében jelentős mennyiségű anyag távozik a Földtől. Az ütközésmérő, a kéreg és a földköpeny egy része elmozdul. Az ütközésmérő magvasának nagy részét a Földre hozza, és nagy mennyiségű törmeléket dob a Föld pályájára. A Hold ennek a törmelékfelhőnek egy részén keresztül jön létre, nagyon rövid idő alatt, egy évszázados nagyságrendű.
A számítógépes szimulációk azt mutatják, hogy az ütközésmérő egy részének szét kell bomlania, hogy hosszú anyagkar képződjön, amely aztán nyír. Az ütközést követő Föld aszimmetrikus alakja ezután ezt az anyagot a fő tömeg körüli pályára telepíti. Az ütközés során felhasznált energia kivételes lenne: talán tonna milliárdnyi anyag párologt volna el és olvadt meg. A Föld egyes részein a hőmérséklet állítólag elérte a 10 000 ° C-ot.
A viszonylag kis vas magja a Hold (összehasonlítva más sziklás bolygók és más műholdak a Naprendszerben ) azzal magyarázható, hogy a Theia alapvető kondenzált főleg, hogy a Föld. Az illékony anyagok hiánya a holdmintákban részben az ütközés energiájával is magyarázható. Ez megolvasztotta a Föld külső rétegét, és így a magma óceánját képezte . A Föld körül keringő anyag visszavétele során felszabaduló energia elegendő lett volna a Hold nagy részének megolvadásához, ami egy holdi magmás óceán keletkezéséhez vezetett ; a mélysége a becslések szerint 500 km és 1737 km között mozog . A hipotézist a cink- izotópok Holdon történő kimerülése igazolja .
Az újonnan kialakított Hold kering majd körülbelül egy tizede a jelenlegi Hold távolságot , majd fokozatosan távolodó miatt árapály gyorsulás át a perdület a két test forgások a Hold orbitális mozgás. Ebben a folyamatban a Hold forog szinkronban a Föld, úgy, hogy az egyik oldalon a Hold folyamatosan szembesül a Földet, annak oldalával felfelé . Ezenkívül a Hold megütötte és beépítette volna a Föld összes létező kis műholdját, amelyek megosztották volna a Föld összetételét, beleértve az izotóp bőségét is. A Hold geológiája azóta független a Földétől.
Feltételezzük, hogy az óriási hatások gyakoriak voltak a Naprendszer kezdeteiben. Az óriási hatások számítógépes szimulációi olyan eredményeket hoznak, amelyek összhangban állnak a holdmag tömegével és a Föld-Hold rendszer szögletével. Ezek a szimulációk azt is mutatják, hogy a Hold nagy része inkább az ütközésmérőről sodródik le, mint a proto-Föld. Újabb szimulációk azonban azt sugallják, hogy a Hold nagyobb része a Föld proto-részéből származik. A Belső Naprendszer más testei, mint például a Mars és a Vesta , a belőlük érkező meteoritoktól függően, az oxigén és a volfrám izotópos összetétele nagyon eltér a Földétől. Ezzel szemben a Föld és a Hold szinte azonos izotópos összetételűek. A Föld-Hold rendszer izotóp kiegyenlítődését a párosított anyag becsapódása utáni keveredéssel lehet magyarázni, mielőtt a két csillag akkrécióba lépne, bár ez még mindig vitatott. A viszonylag friss holdi vulkanizmus vagy a műhold mágneses mezőjének múltbeli létezése szintén nem magyarázható ezzel a modellel. Ezenkívül a Hold illékony elemei sem merülnek ki annyira, mint egy ilyen energetikai hatás miatt várható.
2001-ben a washingtoni Carnegie Intézet egy csapata beszámolt a holdkőzetek izotópos aláírásainak legpontosabb méréséről . Meglepetésükre az Apollo- program kőzetei ugyanazt az izotópos aláírást mutatják, mint a Föld kőzetei, de a Naprendszer szinte minden más testétől különböznek. Ez a megfigyelés váratlan, mert akkor azt gondolták, hogy a Holdat alkotó anyagok többsége Theiából származik, de 2007-ben bejelentették, hogy kevesebb, mint 1% esély van arra, hogy Theia és a Föld azonos izotópos aláírással rendelkezzen. A 2012-ben vizsgált más Apollo holdminták ugyanolyan titán izotóp összetételűek, mint a Föld, ami ellentmond annak, ami várható, ha a Hold a Földtől távol keletkezik, vagy Theiából származik. Hasonlóképpen, egy 2013-as tanulmány azt mutatja, hogy a holdmágmában lévő víz nem különböztethető meg a szénsavas kondritok vízétől, és nagyjából megegyezik a Föld izotópösszetételével .
E problémák megoldása érdekében egy új, 2012-ben publikált elmélet feltételezi, hogy két test - mindegyik ötszöröse a Marsnak - ütközött, majd emlékezett, és egy nagy korongot képezett vegyes törmelékből, amely végül a Földet és a Holdat alkotta.
2017-ben a Weizmann Intézet planetológusai egy új elmélettel álltak elő, amely azt sugallja, hogy a Holdat egy kozmikus törmelék erőszakos zápora hozta létre, amely évmilliók alatt többször is megütötte a kialakuló Földet. Megállapítják, hogy egy sor kisebb, kevésbé kataklizmatikus hatás, amely valószínűleg a Naprendszer kezdeti napjaiban gyakoribb volt, elegendő kőzetet képes felrobbantani a Földön és a pályára állítani, hogy kis természetes műholdakat hozzon létre. Mivel az ismételt becsapódások újabb törmelékgolyókat hoztak létre, a törmelék idővel egyetlen nagy, masszívabb holdvá olvadhat össze. Ez a forgatókönyv jobban összeegyeztethető lenne a kémiai összetétel és a szögimpulzus korlátozásaival , és kevésbé specifikus feltételeket igényelne, mint a Föld-föld és Theia ütközése.
2018-ban a Harvard és az UC Davis kutatói olyan számítógépes modelleket fejlesztenek ki, amelyek bizonyítják, hogy a bolygók ütközésének egyik lehetséges eredménye az, hogy szinéziát , párologtatott kőzet és fém tömegét hozza létre, amely felhőt képez. a Hold pályáján túl. Valójában a klasszikus modell nem veszi figyelembe a Hold bizonyos jellemzőit, mint például az illékony elemek hiányát a Földhöz képest.
Az óriási ütközés ezen új változata szerint a kisebb proto-Föld ütőerei a földkéreg és a köpeny elpárologtatásához és keveredéséhez vezetnek az ütközésmérő anyagával: szinesztia képződik. Így a Hold a kőzetdarabok néhány évtizedes felhalmozódásából származna, mivel a szinesztia végül zsugorodik és lehűl, miközben az illékony elemek a gőzfelhőben maradnak, és hosszú lehűlése során fokozatosan csatlakoznak a Földhöz.
Egy másik lehetőség az, hogy az óriási becsapódás előtt a Földnek volt egy vagy több normális műholdja, amelyek megosztották sminkjét. Az ütközés következtében a Hold ezekhez a műholdakhoz közelebb alakult a Földhöz, majd kifelé haladva ütközött velük. Ez megmagyarázná a Hold hasonló összetételét a Földéval.
Sűrűsége
különböző testek | ||||||
Test | Sűrűség g / cm 3 |
|||||
---|---|---|---|---|---|---|
Higany | 5.4 | |||||
Vénusz | 5.2 | |||||
föld | 5.5 | |||||
Hold | 3.3 |
Ez a hipotézis azt állítja, hogy a Holdat a Föld fogta el. Ez a modell az 1980-as évekig népszerű volt, és néhány pont a javára a Hold mérete, pályája és árapályzárja.
Az egyik probléma a megfogási mechanizmus megértése. Két bolygó testének közeli találkozása általában ütközést vagy a pályák változását eredményezi. Ahhoz, hogy ez a hipotézis működhessen , a korai Föld körül nagy légkörnek kellett volna jelen lennie, amely légfékezéssel lelassítja a Hold mozgását, mielőtt megszökhetne. Ez a hipotézis is magyarázza a szabálytalan műholdas pályája a Jupiter és a Szaturnusz .
A Common-Donor Capture elmélet elmagyarázza a földkéreg és a Hold izotóp hasonlóságait. A higanyot azért javasolják donorként, mert a Föld és a Hold mintái pontosan ugyanarra a hasított vonalra esnek, mint az azt hiszem, hogy a Merkúrból vagy a bolygót körülvevő régióból származnak. A nyomásérzékeny szilícium- izotóp vizsgálatok egyetértenek abban, hogy megerősítik, hogy a Hold és a Föld felszínén található ásványok nagy nyomás alatt származnak, feltehetően egy másik bolygó belsejéből. A higany, miután megfosztották kőzetköpenyének nagy részét, megfelelő donorjelölt. A Hold keletkezésének forgatókönyvében a Naprendszer közepe közelében a Vénusz gravitációs segítséggel ugródeszkaként járulhatott volna hozzá .
Ez egy régi, mára hiteltelen hipotézis, miszerint egy ősi, gyorsan forgó Föld kiűzte tömegének egy részét. Ezt George Darwin ( Charles Darwin fia ) javasolta 1879-ben, és az Apollo programig megtartotta némi népszerűségét . Otto Ampherer osztrák geológus szintén 1925-ben a Hold megjelenését javasolta a kontinentális sodródás okaként .
Ezután azt javasolják, hogy a Csendes-óceán képviselje ennek az eseménynek a sebét. Ma már ismert, hogy az ezt a medencét alkotó óceáni kéreg viszonylag fiatal, körülbelül 200 millió éves vagy annál fiatalabb, míg a Hold sokkal idősebb. A Hold nem óceáni kéregből, hanem egy bolygóköpenyhez hasonló anyagból készül , amely a Föld proto-tól a prekambriáig származik.
Az akkréciós hipotézis azt sugallja, hogy a Föld és a Hold kettős rendszerként alakult ki a Naprendszer ősi akkréciós korongjából vagy akár egy fekete lyukból . Ennek a hipotézisnek az a problémája, hogy nem magyarázza meg a Föld-Hold rendszer szögleti lendületét, illetve azt, hogy miért van a Holdnak viszonylag kicsi a vasmagja a Földéhez képest (sugara 25% -a, míg a Föld 50% -a) .
Rob de Meijer és Wim van Westrenen holland tudósok 2010-ben felvetették, hogy a Hold egy forgó proto-föld centrifugális ereje által okozott nukleáris robbanásból keletkezhetett. A centrifugális erő nehéz elemeket, például tóriumot és uránt koncentrált volna az Egyenlítő síkjára, valamint a külső mag és a Föld palástjának határára . Ha ezeknek a radioaktív elemeknek a koncentrációja elég magas lenne, az szuperkritikussá váló nukleáris láncreakcióhoz vezethetett volna, aminek következtében egy nukleáris robbanás a Hold pályára dobhatta. Egyfajta természetes atomreaktort már jóval kisebb mértékben, Gabonban , megfigyeltek a Földön .
2011-ben elmélet szerint egy második hold létezett egymilliárd évvel ezelőtt, és később a Hold kialakulása során az akkréciós folyamat részeként hatott a Holdra.
2013-ban egy csak lehetőségként bemutatott hipotézis azt feltételezi, hogy a Föld a Vénuszon fogta volna el a Holdat .
2017-ben a urán-ólom társkereső fragmentumok cirkon az Apollo 14 azt mutatja, hogy a kor a Hold mintegy 4510000000 év.
2020-ban a NASA Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) kutatócsoportja arra a következtetésre jutott, hogy a Hold altalaja fémekben, például vasban és titánban gazdagabb lehet, mint azt korábban gondolták. Más tudósok szerint a Hold 4,425 ± 0,025 Ga körül alakult ki, a vártnál körülbelül 85 millió évvel korábban, és a magmás óceánt sokkal hosszabb ideig fogadta, mint azt korábban gondolták (~ 200 millió évig).