Doskonale wiadomo, że w przybliżeniu cały Układ Słoneczny, w tym jego planety i księżyce, liczy sobie około 4,5 miliarda lat. Niemniej, gdy przyjrzymy się sprawie wieku poszczególnych jego obiektów, dowiemy się, że ta nie jest już taka jasna. Badacze nie zawsze zgadzają się co do tego, ile lat dokładnie liczy sobie dane ciało niebieskie, a chodzi o miliony lat, które robią niebagatelną różnicę.
Jednym z ciał niebieskich, na temat którego nadal toczą się spory jest nasz Księżyc. Naukowcy nie są bowiem pewni, czy jest on „starym księżycem”, który powstał 30 milionów lat po ukształtowaniu się Układu Słonecznego, czy też „młodym księżycem”, który powstał 170 milionów lat później.
W artykule opublikowanym 29 lipca w czasopiśmie Nature Geoscience niemieccy badacze opisują nowe dowody na to, że Księżyc jest właśnie tym „starym księżycem”. Wykonana przez nich analiza rzadkich pierwiastków radioaktywnych znajdujących się próbkach skał przywiezionych z Księżyca podczas misji Apollo pokazała, że Księżyc powstał około 50 milionów lat po pojawieniu się Układu Słonecznego. To 150 milionów lat wcześniej niż wykazywała większość dotychczasowych badań.
Dlaczego to, kiedy powstał Księżyc jest takie ważne? Między innymi dlatego, że znając dokładny wiek Księżyca będziemy mogli dokładniej określić wiek Ziemi. Jest tak, ponieważ Księżyc uformował się najprawdopodobniej wtedy, gdy planeta o rozmiarach Marsa uderzyła w jeszcze młodą Ziemię. Odłamki powstałe w wyniku kolizji połączyły się w naturalnego satelitę naszej planety. Dlatego Ziemia i Księżyc posiadają niemalże taki sam skład chemiczny.
„Jako że powstanie Księżyca było ostatnim ważnym planetarnym wydarzeniem po formacji Ziemi, wiek Księżyca pozwala także na ustalenie minimalnego wieku Ziemi.”, powiedział główny autor badania, Maxwell Thiemens.
Izotopy, którym przyjrzeli się naukowcy to Hafn-182 oraz Wolfram-182. Hafn-182 po wielu, wielu latach połowicznego rozpadu zamienia się w Wolfram-182. Stosunkowa obfitość tych pierwiastków może służyć jako swoisty kosmiczny zegar, jako że Hafn-182 posiada okres połowicznego rozpadu o długości 9 milionów lat.
Źródło: NASA
„Do czasu osiągnięcia ośmiu okresów połowicznego rozpadu (około 64 milionów lat), izotop ten w zasadzie przestał istnieć w Układzie Słonecznym.”, powiedział Thiemens. To sprawia, że ramy czasowe, w których protoksiężyc mógł wychwycić izotop podczas zderzenia innej planety z Ziemią, były mocno ograniczone. Jeżeli Hafn-182 kiedykolwiek istniał na Księżycu, zderzenie musiało nastąpić w ciągu pierwszych 60 milionów lat od powstania Układu Słonecznego, zanim wspomniany izotop całkowicie zniknął.
Jak spodziewali się naukowcy, próbki skał księżycowych z misji Apollo okazały się bardziej obfite w wolfram-182 niż podobne skały na Ziemi, co sugeruje, że kiedyś Księżyc zawierał mnóstwo hafnu-182. Ale jak ci mogą być pewni, że tyle wolframu-182 znalazło się na Księżycu za sprawą rozkładającego się hafnu-182?
„Gdy planeta powstaje, ta jest całkowicie stopiona.”, powiedział Thiemens. Gdy powstało jądro Ziemi (około 30 milionów lat po uformowaniu Układu Słonecznego), ciężkie pierwiastki, takie jak żelazo, zatopiły się w rdzeniu, zabierając ze sobą pierwiastki synderofilne (inaczej „kochające żelazo”, czyli takie o dużym powinowactwie do tworzenia roztworów z żelazem). Tymczasem pierwiastki litofilne („kochające skały”, czyli te najłatwiej łączące się z tlenem w związki trudnolotne) pozostały blisko powierzchni, aby stać się częścią płaszcza. Dlatego że wolfram jest pierwiastkiem synderofilnym, każda cząsteczka wolframu-182, która istniała podczas zderzenia Ziemi i innej planety, stanowiłaby już cześć jądra Ziemi. Hafn jest z kolei pierwiastkiem synderofilnym, a więc płaszcz Ziemi najpewniej zwierał go mnóstwo w momencie kolizji. Można zatem bezpiecznie założyć, że obfitość wolframu-182 w próbach Księżyca pochodzi z rozpadającego się hafnu-182 zabranego z płaszcza Ziemi w ciągu 50 lub 60 milionów lat istnienia Układu Słonecznego.
Jak widać, Księżyc rzeczywiście jest dużo starszy, niż zakładano.
Źródło: Nature Geoscience