Země zplodila Měsíc se svým dvojčetem

Už v sedmdesátých letech minulého století přišli vědci s teorií, podle které se Měsíc zformoval z úlomků vzniklých při dávné srážce Země s planetou velikosti Marsu. Pro tuto planetu se někdy používá označení Theia. Ke kolizi došlo před 4,5 miliardami roků, kdy sluneční soustava teprve získávala své dnešní rysy. Teorie velkého impaktu vysvětlovala celou řadu vlastností Měsíce, kromě jiného jeho velikost a také to, proč má náš souputník jen velmi malé železné jádro. Teorie však stavěla před vědce i nepříjemnou otázku. Měsíc by měl být zbudován z drti, v které se smísila hmota obou kolidujících planet. Jenže měsíční horniny se nápadně podobají horninám, jaké známe ze Země. Kam se poděl materiál druhého účastníka srážky? Řešení této záhady označované také jako „izotopová krize“ nabízí výsledek simulací, které provedl tým vedený izraelským astrofyzikem Hagaiem Peretsem z Technionu v Haifě. Studii Peretsova týmu zveřejnil přední vědecký časopis Nature.

Podobnost izotopového složení hornin Země a Měsíce vyniká při srovnání se zastoupením stejných izotopů v horninách Marsu a asteroidů. Například poměry mezi izotopy kyslíku se v horninách ze Země a z Měsíce prakticky neliší. Horniny z Marsu a asteroidu Vesta je ale obsahují v úplně jiných poměrech. Podobně se Měsíc a Země neliší ve výskytu izotopů chromu, křemíku, titanu či wolframu. Meteority, které se dostaly na Zemi z Marsu nebo z pásu asteroidů však prozrazují, že jiná tělesa sluneční soustavy se i v obsahu těchto prvků od Země a Měsíce liší. Teorie velkého impaktu předpokládá, že se po kolizi Měsíc formoval z 80 % z hmoty cizího tělesa. To by znamenalo, že cizí těleso muselo být velmi podobné naší planetě. Muselo by to být „planetární dvojče“ Země. Výpočty však dávaly takovému scénáři vzniku Měsíce jen nepatrnou šanci.

K ověření izotopové skladby Měsíce posloužil tento vzorek horniny odebraný z povrchu Měsíce posádkou Apolla 16|foto: NASA/JSC

Perets a jeho spolupracovníci simulovali na počítači vznik vnitřních planet sluneční soustavy z tisíců menších těles, tzv. protoplanet. Virtuálními kolizemi protoplanet se nakonec v počítačovém modelu vytvořila tři nebo čtyři velká tělesa, z nichž to největší se hmotností vyrovná Zemi. Z této simulace vyplývá, že menší tělesa srovnatelná hmotností s Marsem, nasbírala izotopy kyslíku v jiných poměrech než Země. Velké těleso srovnatelné hmotností se Zemí, však mělo prakticky shodný obsah kyslíkových izotopů. Kdyby takové těleso narazilo do Země, vznikl by Měsíc, který by se poměrem izotopů nelišil od Země ani jeho „dvojčete“. Pravděpodobnost takového scénáře se podle Peretse a jeho spolupracovníků pohybuje kolem 20 %. To už je celkem slušná šance a nelze ji odbýt mávnutím ruky.

Od 70. let panovala představa, že Měsíc se zformoval z úlomků vzniklých při dávné srážce Země s planetou velikosti Marsu|foto: NASA/Goddard Space Flight Center

Zdroj: Nature, Nature News, Technion