1. oldal
A bolygókutatók régóta azt tartják a leginkább elképzelhető teóriának, hogy a Hold a Föld és egy másik égitest ütközése nyomán kiszakadt anyagból formálódott. A kőzettani vizsgálatok alapján mindeddig nem sikerült meggyőzően igazolni az elméletet, az Apollo-program asztronautái által begyűjtött minták legújabb analízise azonban végre választ adhat a kérdésekre.
A legvalószínűbbnek tartott keletkezési elmélet szerint a Föld létezésének korai szakaszában ütközött a Marshoz hasonló méretű bolygóval, Theiával, amely megsemmisült az esemény során. Anyaga, illetve a Földből kiszakadó törmelék egy része pályára állt bolygónk körül, és idővel egy újabb égitestté állt össze. A teóriát számos tény támasztja alá. Az ütközés következtében az anyag felforrósodott, így a könnyű elemek, illetve a víz távoztak abból, ami megmagyarázza, miért olyan száraz égi kísérőnk. A Hold apró magja szintén arra utal, hogy egy beérkező égitestből és a Föld külső rétegeiből állt össze. Ezen túl a Föld−Hold-rendszer gyors forgása is összhangban áll azzal, hogy a korai időszakban egy méretes ütközésnek lehetett elszenvedője bolygónk. (Ami az ütközés pontos idejét illeti, a kutatók leginkább csak találgatni tudnak, azonban a legújabb vizsgálatok alapján úgy tűnik, hogy az eddig feltételezettnél 60 millió évvel korábban, mindössze 40 millió évvel a Naprendszer keletkezése után került rá sor.)
A holdkőzetek kompozíciója azonban sehogy sem mutatta azt, amit a kutatók az elmélet alapján vártak volna. A Naprendszer más részeiről származó, meteoritok formájában a Földre érkező kőzetek enyhe eltéréseket mutatnak összetételükben, attól függően, hogy a rendszer mely régiójából származnak. Az oxigén izotópjainak eloszlása például kiváló mutatója annak, honnan is indulhatott útjára az űrt megjárt kődarab.
A becsapódási elmélettel kapcsolatban megalkotott modellek szerint a Hold anyagának 70−90 százalékban az idegen égitestből származik. Ez azt is jelenti, hogy izotóparányainak el kellene térnie a földi kőzetekre jellemzőtől, hiszen közelsége ellenére még bolygószomszédunk, a Mars anyaga is kimutathatóan más arányban tartalmazza az oxigén izotópjait, mint szülőbolygónk kőzetei. A földi és holdi kőzetek összevetése során azonban gyakorlatilag azonos izotóparányokat tapasztaltak a kutatók. Az oxigén, a titán, a kalcium, a szilícium és a volfrám izotópjainak vizsgálata sem mutatott szignifikáns különbséget a két égitest anyagának eredete közt.
Mindez annyira érthetetlennek tűnt a tudósok számára, hogy az utóbbi években több alternatív magyarázat is született a Hold kialakulásával kapcsolatban. Az egyik elképzelés szerint a Föld és a becsapódó égitest anyaga nagyobb mértékben keveredhetett az eddigiek során elképzeltnél. Egy másik teória megalkotói azt is lehetségesnek tartják, hogy a véltnél nagyobb volt a bolygónkkal frontálisan ütköző égitest, így a két objektum anyaga mind a Földön, mind a Holdon elválaszthatatlanul összekeveredett. Egy harmadik verzió szerint a becsapódó égitest olyan apró volt, hogy a Hold nagyobb részt a Föld kirepülő anyagából állt össze, így az idegen bolygó egykori jelenléte kimutathatatlan a mintákban.
Az égi kísérőnkkel kapcsolatos egyéb ismereteket azonban legkönnyebben az eredeti elmélettel lehet megmagyarázni. Egy nemrégiben megjelent tanulmány most új reményt adott arra, hogy talán a kőzettani bizonyítékok is meglehetnek a nagy becsapódási elmélet alátámasztásához. Egy német kutatókból álló csoport tagjai ugyanis úgy találták, hogy a holdkőzetekben nagyobb az oxigén−17 oxigén−16-hoz viszonyított aránya, mint a földi mintákban. Az elemzést a Kölni Egyetem felújított, a korábbiaknál érzékenyebb tömegspektrométerével végezték, amely jelenleg egy nagyságrenddel pontosabban mér bármely más laboratórium műszereinél.
Az analízis során először olyan holdi eredetű kőzeteket vettek szemügyre, amelyek meteoritok formájában értek földet bolygónkon. A vizsgálatok azt mutatták, hogy a minták földi légkörben való felhevülése és becsapódása jelentősen megváltoztathatja az elemzés eredményét, így ezek nem tekinthetők megbízhatónak. Ezt követően a szakértők beszereztek néhány olyan kődarabot, amelyet az Apollo-küldetések során hoztak vissza az űrhajósok. A holdi mintákból kinyert oxigént a tömegspektrométer segítségével elemezték, és a mérések alapján az oxigén−17 és az oxigén−16 aránya 12 ppm-mel magasabb a földi köpenyből származó kőzetekben mérhetőnél.
Ez az eltérés a szakértők szerint megerősíti, hogy a Hold egy másik égitesttel való ütközés eredményeként keletkezett. „Nagy megkönnyebbülés, hogy végre kimutatható eltérést találtak az izotóparányokban” – mondja David Stevenson, a Kaliforniai Műszaki Intézet kutatója, aki szerint ennek hiányában nagy gondban lennénk a Hold létezésének megmagyarázásával. A szakértők persze tisztába vannak vele, hogy az izotóparányokban mutatkozó eltérésre számos egyéb magyarázat is elképzelhető. „Most, hogy az eredmény megvan, el lehet kezdeni vitázni azon, hogy mit is jelent” – mondja Stevenson.
2. oldal
A német kutatók mindenesetre azt tartják a legvalószínűbbnek, hogy a Hold fele-fele arányban tartalmazza a becsapódó égitest és a Föld anyagát. Az oxigénizotópok aránya ráadásul arra enged következtetni, hogy az idegen objektum főként ensztatit kondritból állt. Ez utóbbi anyag mindössze a Földet elérő meteoritok 2 százalékát építi fel, így valószínűsíthető jelenléte meglepetésként érte a kutatókat.
A nagy becsapódási elmélet tehát egyelőre úgy tűnik, hogy megerősítést nyert a kőzettan oldaláról is, ami azért is jó hír, mert egy szintén a napokban megjelent tanulmány állítása szerint a teória megmagyarázhatja, miért különbözik egymástól olyan nagy mértékben a Hold felénk néző, illetve távoli oldalának felszíne. A furcsaságra először 1959-ben figyeltek fel a kutatók, amikor a szovjet Luna−3 szonda elsőként sugárzott haza képeket a Hold sötét oldaláról. (Amelyet ismeretlensége, nem pedig megvilágítatlansága miatt neveztek sötétnek.)
A Földről nézve égi kísérőnk felszínén világosabb, illetve sötétebb felszíni formákat lehet megkülönböztetni. Az előző korok alacsonyabb technikai felszereltséggel rendelkező kutatói a sötét foltokat tengereknek (mare), a világosakat pedig szárazföldeknek (terra) hitték, és ennek megfelelően keresztelték el őket. A valóságban a tengerek többségükben becsapódások által vájt óriási medencék, amelyeket a fiatal és jóval aktívabb Hold mélyéből feltörő láva töltött fel keletkezésük után nem sokkal. A világosabb részek az ősi, háborítatlan holdkérget képviselik, amely az égitest első megszilárdulása során keletkezett. Mivel a formálódó bolygótestben a nehezebb anyagok a mélybe süllyedtek, az eredeti kéreg döntően könnyű elemekből épült fel, ezért világosabb színű a tengereket alkotó magmás kőzeteknél.
A Luna−3 képei meglepő dologra világítottak rá: kiderült, hogy a Hold túlsó oldalán sokkal kevesebb tenger, vagyis korai becsapódásnyom látható, mint az innensőn. A Pennsylvaniai Állami Egyetem kutatóinak vizsgálatai szerint ez annak az eredménye, hogy a Hold kérge eltérő vastagságú és összetételű a két oldalon, ez a különleges kéregszerkezet pedig a keletkezés módjának egyenes következménye.
Ahogy az előzőekben kiderült, a Hold a jelenlegi legelfogadottabb elmélet szerint egy másik bolygóval való ütközés után, részben az idegen égitest anyagából, részben a becsapódás során a világűrbe kikerült földi anyagokból állt össze. Kísérőnk nyersanyagai először törmelékkorongot képeztek bolygónk körül, majd lassacskán összeálltak egy nagyobb égitestté. Az események idején mindkét égi objektum rendkívül forró volt, és a Hold formálódásának kezdetén sokkal közelebb volt a Földhöz mai távolságánál.
A becslések szerint a kísérőnk eredeti távolsága tizede-huszada lehetett a mainak, ami azt jelenti, hogy az árapályerők fokozottan fejtették ki hatásukat. A Hold kötött keringése is ennek az időszaknak az eredménye, vagyis az égitest gyakorlatilag gömbszerű alakjának felvételétől kezdve mindig ugyanazt az oldalát fordítja felénk.
Mivel a Hold jóval kisebb a Földnél, gyorsabb ütemben hűlt le, a még mindig 2500 °C fölötti felszíni hőmérséklettel rendelkező Föld hője azonban továbbra is hevítette azt. Ez nyilvánvalóan fokozottabban érintette kísérőnk közelebb eső oldalát, mint annak túlsó felét. A sötét oldal így szépen, fokozatosan hűlt, a Föld felé néző részek viszont nagyrészt olvadt állapotban maradtak, és a Földdel egy ütemben hűltek.
Az égitest két oldala közt fellépő hőmérsékleti különbség miatt a kialakuló kéreg eltérő összetételűvé vált. A könnyebb anyagok, mint az alumínium vagy a kalcium, nagyobb mennyiségben maradtak meg a túlsó oldalon, az innenső ugyanis túlságosan forró volt számukra. A sötét oldal kérge így nagyobb mennyiségben tartalmazza ezeket, és a gyorsabb hűlésnek köszönhetően vastagabb is, mint az innenső. A becsapódó meteoritok tehát a túlsó oldal kérgét nem nagyon voltak képesek átütni, így a feltörő láva nem töltötte fel a krátereket, vagyis ott alig jöttek létre tengerek.
