Volframi varmisti Kuun synnyn

By Markus Hotakainen, 9 huhtikuu, 2015

Kun Apollo-astronautit valmistautuivat yli 40 vuotta sitten vuosisadan seikkailuun, Kuun syntyteorioita oli tarjolla peräti kolme.

Evoluutioteorian kehittäjän poika George Darwin esitti 1870-luvun lopulla fissioteorian: Kuu oli alkujaan ollut osa Maata. Nuori Maa olisi pyörinyt niin vinhasti, että siitä repeytyi irti Kuun kokoinen möhkäle, joka jäi kiertämään runneltua planeettaa. Muistona muinaisesta mullistuksesta olisi Tyyni valtameri.

1900-luvun alussa Thomas See esitti sieppausteorian. Sen mukaan Kuu olisi syntynyt muualla Aurinkokunnassa ja joutunut myöhemmin Maan kaappaamaksi. Kuu olisi voinut muotoutua myös samasta kaasu- ja pölypilven pyörteestä kuin Maa, joten ne olisivat olleet alunperinkin "kaksoisplaneetta". Kuun kasautumisteoriaa kehitti esimerkiksi aviopari Viktor Safronov ja Evgeniya Ruskol 1950- ja 1960-luvuilla.

Kun Kotka sitten laskeutui Kuuhun ja Maahan saatiin viideltä muultakin Apollo-lennolta yhteensä nelisensataa kiloa kiviä, kävi ilmeiseksi, että mikään näistä teorioista ei pitänyt kutiaan. Tarvittiin ihan uusia ideoita.

William Hartmann ja Donald Davis sekä toisaalla William Ward ja Alastair Cameron kehittivät 1970-luvun puolivälissä mullistavan teorian: Kuu on syntynyt valtaisassa törmäyksessä.

 

 
Nykykäsityksen mukaan noin 150 miljoonaa vuotta Aurinkokunnan synnyn jälkeen Maahan törmäsi suunnilleen Marsin kokoinen planeetta-alkio. Kolarin vapauttama lämpö sulatti kappaleen ja osan Maastakin, ja avaruuteen sinkoutui valtaisa ainepilvi. Vähitellen se muodosti kolhiintuneen Maan ympärille renkaan, josta sitten kasautui Kuu.
 
Kuulostaa hyvältä. Teoria selittää Maa-Kuu-järjestelmän sekä Kuun itsensä ominaisuuksia, mutta ongelmana on ollut, että Maa ja Kuu muistuttavat koostumukseltaan liian tarkoin toisiaan.
 
Eri alkuaineiden runsauksissa ja erityisesti niiden isotooppien määrissä pitäisi olla eroja, sillä osan Maahan törmänneen Theia-planeetan aineesta olisi pitänyt päätyä Kuuhun. Ja kun edesmennyt Theia oli todennäköisesti muotoutunut kaukana Maan syntysijoilta, sen koostumus oli oletettavasti toisenlainen kuin matoisen Maamme.
 
Vallitsevan teorian onneksi erojakin löytyy, kun oikein kaivetaan. Marylandin yliopiston tutkijat tarkastelivat Richard Walkerin johdolla Apollo 16 -lennolta tuoduissa näytteissä (kuvassa alla) esiintyvän volframi-182-isotoopin runsauksia ja vertasivat niitä Maasta löytyvän volframin isotooppijakaumaan.

 

 

Kävi ilmi, että tätä volframin keveintä pysyvää isotooppia on Kuussa hieman enemmän kuin Maassa. Melkein tuplasti lyijyä raskaampi metalli tarjoaa tutkijoiden mukaan ratkaisun pitkäikäiseen arvoitukseen. Isotooppijakaumien ero selittäisi Maan ja Kuun samanlaisen koostumuksen.

Syynä kenties yllättävältä kuulostavaan päätelmään on se, että vielä Kuun synnyn jälkeenkin valtaisan iskun sinkoamaa kuonaa kertyi sekä Maahan että Kuuhun. Theian ja Maan välinen törmäys oli niin voimakas, että Theia höyrystyi kokonaan ja avaruuteen sinkoutunut ainepilvi sekoittui läpikotaisin ennen kuin siitä alkoi muotoutua Maan kiertolainen.

Myöhemmässä kertymässä on ollut runsaasti volframia, mutta vain suhteellisen vähän nyt tutkittua volframi-182-isotooppia. Kun Maalla on kookkaampana kappaleena suurempi vetovoima, tänne on kertynyt enemmän ainetta – ja enemmän muita, raskaampia volframin isotooppeja. Siksi isotoopin 182 suhteellisen osuuden pitäisi olla pienempi kuin Kuussa.

Tutkijoiden laskettua, minkä verran ainetta aikoinaan kertyi, volframin nykyisistä isotooppijakaumista on pääteltävissä, että alkujaan isotooppia 182 oli Maassa ja Kuussa täsmälleen yhtä paljon.

Kun Walkerin tutkijaryhmä vertasi Kuun ja Maan kiviä toisiinsa, Kuussa volframi-182-isotooppia on nykyisin suhteessa hivenen enemmän. Eli tulos on täsmälleen oikea, jos Maan vaipan ja Kuun koostumuksen oletetaan olleen heti Kuun synnyn jälkeen samanlainen. Ja kuten se edelleen näyttää olevan. Paitsi volframin osalta.

Tutkimuksesta kerrottiin Marylandin yliopiston uutissivulla ja se julkaistiin Nature-tiedelehden verkkoversiossa (maksullinen) 8. huhtikuuta.

Kuvat: NASA / JPL-Caltech / JSC

Tagit