Μια νέα μελέτη μεταλλευμάτων βαθιά μέσα στο φεγγάρι προσφέρει νέες αποδείξεις ότι ο φυσικός δορυφόρος της Γης σχηματίστηκε από έναν αρχαίο πλανήτη που συγκρούστηκε με τη Γη πριν από πολύ καιρό.
Αυτή η μακροχρόνια θεωρητική διαπλανητική σύγκρουση – που οι επιστήμονες πιστεύουν ότι συνέβη πριν από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια – είδε έναν πλανήτη σε μέγεθος Άρη με το όνομα «Theia» να διαλύεται σε καυτά θραύσματα λάβας κατά τη σύγκρουση με τη Γη.
Ενώ ορισμένα από τα πλανητικά υπολείμματα της Theia φαίνεται να είναι θαμμένα ως πυκνές και ογκώδεις «σταγόνες» βαθιά κάτω από τις τεκτονικές πλάκες της Αφρικής και του Ειρηνικού Ωκεανού, οι επιστήμονες δήλωσαν ότι τα στοιχεία για το πού πήγε η υπόλοιπη Theia έπειτα από αυτή τη σύγκρουση παρέμειναν ασύλληπτα.
Όμως τώρα, νέα δεδομένα από το διαστημικό σκάφος GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) της NASA βρήκαν μεγάλες αποθέσεις μεταλλεύματος τιτανίου-σιδήρου βαθιά κάτω από την επιφάνεια του φεγγαριού, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα υπόλοιπα απομεινάρια της Theia αποτελούσαν όντως το φεγγάρι της Γης.
«Μαγευτικά τα νέα ευρήματα»
Ο πλανητικός γεωφυσικός Adrien Broquet του Γερμανικού Κέντρου Αεροδιαστημικής στο Βερολίνο, περιέγραψε τα ευρήματα του GRAIL της NASA ως «μαγευτικά».
Η νέα εργασία της ομάδας του, που δημοσιεύτηκε τον Απρίλιο στο Nature Geoscience, επικεντρώθηκε στις «ανωμαλίες βαρύτητας» βαθιά κάτω από την επιφάνεια του φεγγαριού: πυκνούς, βαριούς θύλακες ύλης που εντοπίστηκαν από τους αισθητήρες του διαστημικού σκάφους GRAIL.
«Η ανάλυση αυτών των μεταβολών στο βαρυτικό πεδίο της σελήνης μας επέτρεψε να κρυφοκοιτάξουμε κάτω από την επιφάνεια της σελήνης και να δούμε τι βρίσκεται από κάτω», δήλωσε ο Broquet.
Τα ευρήματα επιβεβαιώνουν την θεωρία της πρόσκρουσης της Theia στη Γη
Κάτω από το φλοιό της σελήνης, στην περιοχή μεταξύ του φλοιού και του πυρήνα, γνωστή ως μανδύας, το σκάφος GRAIL εντόπισε δύο πυκνές περιοχές που ταιριάζουν με τα αποθέματα “ιλμενίτη” τιτανίου και σιδήρου που θα υπήρχαν αν η θεωρία της πρόσκρουσης της Theia ήταν σωστή.
Μετά την πιθανή σύγκρουση της Theia με τη Γη, και αφού θραύσματα αυτού του χαμένου πλανήτη θάφτηκαν βαθιά κάτω από τον φλοιό της Γης, λιωμένες λίμνες λάβας από βαρύ τιτάνιο και σίδηρο στην επιφάνεια του φεγγαριού άρχισαν να βυθίζονται βαθύτερα προς τον πυρήνα του, ωθώντας ελαφρύτερα πετρώματα προς τα πάνω.
«Γύρισαν τα μέσα έξω στο φεγγάρι», δήλωσε ο συν-συγγραφέας του Broquet, Jeff Andrews-Hanna, γεωφυσικός στο Σεληνιακό και Πλανητικό Εργαστήριο του Πανεπιστημίου της Αριζόνα.
Υπολογιστικά μοντέλα του συναδέλφου τους, Nan Zhang στο Πανεπιστήμιο του Πεκίνου στο Πεκίνο, προσέφεραν το αρχικό πλαίσιο για τη θεωρία τους ότι υλικό πλούσιο σε τιτάνιο θα υπήρχε βαθιά μέσα στο φεγγάρι ως αποτέλεσμα της προέλευσής του από κομμάτια του πλανήτη Theia.
«Όταν είδαμε αυτές τις προβλέψεις των μοντέλων ήταν σαν να “άναψε ένα λαμπάκι”» δήλωσε ο Andrews-Hanna. «Βλέπουμε ακριβώς το ίδιο μοτίβο όταν εξετάζουμε τις λεπτές μεταβολές στο πεδίο βαρύτητας του φεγγαριού, αποκαλύπτοντας ένα δίκτυο πυκνού υλικού που κρύβεται κάτω από το φλοιό», συμπλήρωσε.
Τα υπολείμματα τη Theia στη Γη
Πίσω στη Γη, δύο εξίσου πυκνές και ασυνήθιστες περιοχές στη βάση του μανδύα του πλανήτη μας – γνωστές ως Μεγάλες Επαρχίες Χαμηλής Διάτμησης (LLVPs) – έχουν επίσης προσδώσει αξιοπιστία στη θεωρία ότι μια διαπλανητική σύγκρουση δημιούργησε το φεγγάρι μας.
Η μία LLVP βρίσκεται κάτω από την αφρικανική τεκτονική πλάκα και η άλλη κάτω από την τεκτονική πλάκα του Ειρηνικού, όπως μετρήθηκε με σεισμικό εξοπλισμό παρόμοιο με αυτόν που χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό σεισμών.
Η ύπαρξή τους θεμελιώθηκε όταν οι γεωλόγοι διαπίστωσαν ότι τα σεισμικά κύματα επιβραδύνονται δραματικά σε βάθος 1.800 μιλίων (2.900 χλμ.) στις δύο περιοχές, το οποίο διαφέρει από άλλα μέρη της Γης.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το υλικό σε αυτά τα LLVPs είναι μεταξύ 2 και 3,5% πυκνότερο από τον μανδύα που περιβάλλει τη Γη.
Το 2023, ερευνητές με επικεφαλής το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας κατέληξαν στην ιδέα ότι αυτά τα LLVPs θα μπορούσαν να έχουν εξελιχθεί από μια μικρή ποσότητα θεϊκού υλικού που εισήλθε στον κατώτερο μανδύα της αρχαίας Γης.
Για να το υποστηρίξουν αυτό, ζήτησαν από τον καθηγητή Hongping Deng, του Αστρονομικού Παρατηρητηρίου της Σαγκάης, να διερευνήσει αυτή την ιδέα με τη βοήθεια των πρωτοποριακών μεθόδων του στην υπολογιστική ρευστοδυναμική.
Μετά την εκτέλεση μιας σειράς προσομοιώσεων, ο καθηγητής Deng ανακάλυψε ότι μετά την πρόσκρουση για τον σχηματισμό του φεγγαριού μια σημαντική ποσότητα “θεϊκού” υλικού – περίπου το 2% της μάζας της Γης – θα είχε εισέλθει στον κατώτερο μανδύα του αρχαίου πλανήτη Γη.
«Μέσω της ακριβούς ανάλυσης ενός ευρύτερου φάσματος δειγμάτων πετρωμάτων, σε συνδυασμό με πιο εκλεπτυσμένα μοντέλα γιγάντιων συγκρούσεων και μοντέλα εξέλιξης της Γης, μπορούμε να συμπεράνουμε την υλική σύνθεση και την τροχιακή δυναμική της αρχέγονης Γης, της “Γαίας” και της “Theia”», δήλωσε ο συν-συγγραφέας του Deng, Qian Yuan, γεωφυσικός του CalTech, ο οποίος επίσης εργάστηκε σε αυτό το πρόγραμμα.
Η ομάδα των Deng και Yuan δημοσίευσε τη μελέτη της στο περιοδικό Nature στα τέλη του περασμένου έτους.
Ο Broquet δήλωσε ότι ελπίζει ότι οι μελλοντικές αποστολές της NASA στο φεγγάρι, όπως αυτές που έχουν προγραμματιστεί για το πρόγραμμα Artemis, θα είναι σε θέση να λάβουν παρόμοιες σεισμικές μετρήσεις. Τα πρώτα στο είδος τους σεισμικά δεδομένα από το φεγγάρι που θα επιβεβαιώσουν καλύτερα τη θεωρία της σύγκρουσης της Theia.
«Μελλοντικές αποστολές, όπως με ένα σεισμικό δίκτυο, θα επιτρέψουν την καλύτερη διερεύνηση της γεωμετρίας αυτών των δομών», δήλωσε ο ερευνητής.