Teória veľkého impaktu

Kontext

Pomerne veľký prirodzený satelit Zeme, Mesiac, je jedinečný. Počas programu Apollo boli na Zem dopravené horniny z povrchu Mesiaca. Rádiometrické datovanie týchto hornín ukázalo, že Mesiac je starý 4527 ± 10 miliónov rokov, teda približne o 30 až 55 miliónov rokov mladší ako ostatné telesá v slnečnej sústave. Nové dôkazy naznačujú, že Mesiac vznikol ešte neskôr, 4,48 ± 0,02 Ga, teda 70 až 110 mil. rokov po vzniku Slnečnej sústavy. Ďalšou pozoruhodnou vlastnosťou je relatívne nízka hustota Mesiaca, čo musí znamenať, že nemá veľké kovové jadro, ktoré majú iné pozemské telesá v slnečnej sústave. Mesiac má objemové zloženie veľmi podobné zemskému plášťu a kôre spolu, bez zemského jadra. To viedlo k hypotéze gigantického impaktu: myšlienke, že Mesiac vznikol počas gigantického nárazu proto-Zeme s inou protoplanétou.

Predpokladá sa, že impaktor, niekedy nazývaný Theia, bol o niečo menší ako planéta Mars. Theia sa zrazila so Zemou približne 4,533 Ga. Modely ukazujú, že keď impaktor tejto veľkosti narazil do proto-Zeme pod malým uhlom a relatívne malou rýchlosťou (8 - 20 km/s alebo 5,0 - 12,4 míľ/s), veľa materiálu z plášťov (a proto-korpusov) proto-Zeme a impaktora bolo vymrštených do vesmíru, kde veľká časť zostala na obežnej dráhe okolo Zeme. Z tohto materiálu sa nakoniec vytvoril Mesiac.

Kovové jadrá impaktora by sa však prepadli cez zemský plášť a spojili by sa so zemským jadrom, čím by sa Mesiac ochudobnil o kovový materiál. Hypotéza obrovského impaktu tak vysvetľuje abnormálne zloženie Mesiaca. Výtrysky na obežnej dráhe okolo Zeme mohli v priebehu niekoľkých týždňov skondenzovať do jedného telesa. Vplyvom vlastnej gravitácie sa z vyvrhnutého materiálu stalo guľatejšie teleso: Mesiac.

Rádiometrické veku ukazujú, že Zem existovala už najmenej 10 miliónov rokov pred nárazom, čo je dostatok času na diferenciáciu primitívneho zemského plášťa a jadra. Potom, keď došlo k nárazu, bol vyvrhnutý len materiál z plášťa a jadro Zeme s ťažkými prvkami zostalo nedotknuté.

Dôsledky

Tento náraz mal pre mladú Zem niekoľko dôležitých dôsledkov. Uvoľnilo sa pri ňom obrovské množstvo energie, čo spôsobilo, že Zem aj Mesiac sa úplne roztavili. Bezprostredne po náraze zemský plášť intenzívne konvektoval, na povrchu bol veľký magmatický oceán. Prvá atmosféra planéty musela byť úplne rozmetaná obrovským množstvom uvoľnenej energie. Predpokladá sa, že náraz zmenil aj zemskú os a spôsobil veľký 23,5° osový sklon, ktorý je zodpovedný za ročné obdobia na Zemi (jednoduchý, ideálny model vzniku planét by mal osový sklon 0° bez rozpoznateľných ročných období). Mohla tiež zrýchliť rotáciu Zeme.

Najnovšie dôkazy

Zdá sa, že analýza mesačnej horniny, ktorú priniesli astronauti z programu Apollo, ukazuje stopy po Theii. Vedci tvrdia, že to potvrdzuje teóriu, že Mesiac vznikol kataklizmatickou zrážkou. Niektorí vedci sú prekvapení, že rozdiel medzi materiálom Theia nájdeným v mesačných horninách a na Zemi je taký malý.