3.2 powstanie podwójnej planety Ziemia-Księżyc

Ziemia i Księżyc tworzą podwójny układ planetarny. Ich wzajemny wpływ nie jest teraz wielki, ale dość zauważalny. Jednak na wczesnych etapach ewolucji tego systemu był on wyjątkowo silny. Doprowadziło to do katastrofalnych konsekwencji i radykalnych zmian w procesie ewolucji obu planet.

dlatego przeglądamy początki ziemi i Księżyca razem. W tej monografii poświęconej ewolucji Ziemi i jej geodynamice należy podkreślić, że Księżyc, jako Satelita naszej planety, służył jako mechanizm wyzwalający, który zapoczątkował i znacząco aktywował ziemską ewolucję tektoniczną w Archaean. Poza tym, Księżyc obrócił naszą planetę. Jak wiadomo, pochodzenie pola magnetycznego jest związane z obrotem. Ponadto Orbita przechwytywania Księżyca określała początkowe nachylenie osi obrotu Ziemi, co było przyczyną jej początkowego strefowania klimatycznego. Co więcej, można teraz z całą pewnością stwierdzić, że Księżyc, przyspieszając ziemską ewolucję, przewidywał pojawienie się na swojej powierzchni wysoce zorganizowanego życia.

są to oczywiście problemy czysto ziemskie, których nie da się rozwikłać bez opracowania odpowiedniej teorii ewolucji podwójnej planety Ziemia–Księżyc i właściwego Księżyca.

w przeciwieństwie do poprzedniej sekcji, opisujemy tutaj nie konwencjonalne koncepcje powstawania układu Ziemia–Księżyc, ale nowy model opracowany przez autorów (Sorokhtin, 1988) pochodzenia z powodu zniszczenia pływów na granicy Roche ’ a bardziej masywnej planety, Proto-Luny. Model został opisany w publikacjach z Uszakowem (Sorokhtin i Uszakow, 1989a, b, 2002).

wydaje się, że wyjaśnia lepiej niż inne modele cały zbiór współczesnej wiedzy o składzie, strukturze i ewolucji geologicznej zarówno ziemi, jak i naszego satelity. Wyjaśnia również pochodzenie ziemskiego obrotu osiowego i istniejący rozkład momentów kinetycznych między Ziemią a Księżycem.

w naszym przekonaniu, główną trudnością w budowie odpowiedniej teorii pochodzenia Księżyca jest jego drastyczne zubożenie w pierwiastki żelazowe, siderofilowe i chalkofilowe. Sądząc po średniej gęstości Księżyca (pL = 3,34 g / cm3), zawiera on nie więcej niż 5% fazy żelazo–niklowej (Ringwood 1975A, b, 1979), lub biorąc pod uwagę średnie stężenie FeO w płaszczu Księżyca, zaledwie 13-14% frakcji ciężkiej. Jest to znacznie niższa od średniej zawartość związków żelaza w niezróżnicowanej materii chondrytów węglowych (22%), a zwłaszcza w materii ziemskiej (blisko 37%).

biorąc pod uwagę te różnice, zaproponowano hipotezy o pochodzeniu Księżyca w innych obszarach układu słonecznego zubożonych w związki żelaza z późniejszym wychwytywaniem przez ziemskie pole grawitacyjne (Alfven, 1954, 1963; Urey, 1972).

hipotezy w tej grupie mają dwie wady.

po pierwsze, prawdopodobieństwo pochwycenia grawitacji z odległej orbity dużego ciała kosmicznego, takiego jak Księżyc, jest Znikające (praktycznie zerowe). Po drugie, niemożliwe jest wyjaśnienie, dlaczego Materia księżycowa jest tak niedobra w żelazie, kiedy jej zawartość w najbardziej prymitywnych chondrytach węglowych jest około dwa razy większa. Poza tym chondryty węglowe są bogate w lotne i bardzo ruchliwe pierwiastki, podczas gdy Księżyc jest w nich drastycznie zubożony.

trudności w wyjaśnieniu przechwycenia przez Ziemię dużego satelity z odległego obszaru Układu Słonecznego spowodowały powstanie innej grupy hipotez. Teraz Księżyc pojawił się w obszarze formowania ziemi i stworzył razem z nim podwójny układ planetarny.

najbardziej rozwiniętą z takich hipotez jest hipoteza Ruskola (1960-1975). Podobną hipotezę zaproponowali Harris i Kaula (1975). Proponuje wspólny akrecja ziemi i księżyca, który rozpoczął się w czasie, gdy ziemia miała tylko 0,1 swojej obecnej masy. Według tych hipotez Księżyc formował się w dużej części swojego wzrostu w odległości około 10 promieni Ziemi.

hipotezy te postulują powstanie naszych planet z pojedynczego zbiornika materii protoplanetarnej. Nie byli jednak w stanie wyjaśnić niedoboru na Księżycu żelaza i pierwiastków siderofilowych, a także wysokiego stopnia zróżnicowania materii księżycowej i „tornadowych” wartości stosunku radiogennego ołowiu do pierwotnego 204pb. Poza tym modele te opierały się na założeniu, że ziemski obrót osiowy istniał od samego początku i działał w tym samym kierunku co obrót satelity, ale z prędkością kątową własnego obrotu przekraczającą prędkość osiową obrotu orbitalnego satelity.

interesująca jest hipoteza Gerstenkorna (1967) o przechwyceniu Księżyca i późniejszej ewolucji pływowej jego orbity. Podczas tej ewolucji Księżyc zbliżył się do granicy Roche ’ a, czyli najbliższej odległości od satelity do centralnej rośliny (w bliższej odległości masywny Satelita zostałby zniszczony przez pole grawitacyjne planety). Zgodnie z tą koncepcją Księżyc pozostał niezmieniony od narodzin do naszych dni, więc nie było wyjaśnienia pochodzenia istniejącego niedoboru żelaza w materii księżycowej. Poza tym obliczenia Gerstenkorna mają pewne błędy. Hipoteza Hannesa i Alvéna (1963) opisuje Księżyc jako satelitę przechwyconego przez Ziemię na orbicie zbliżonej do granicy Roche ’ a. Dzisiejsza Orbita powstała w wyniku oddziaływania pływów z ziemią.

jak wspomniano, Księżyc jest anomalny pod względem zawartości żelaza. W tym samym czasie jego bazalty są cudownie bliskie w swoim składzie prymitywnym bazaltom ziemskich grzbietów śródoceanicznych. Dane dotyczące izotopów tlenu potwierdzają również „pokrewne” pochodzenie Księżyca i Ziemi oraz inne pochodzenie meteorytów węglowych i regularnych chondrytów. Opierając się na tym, Ringwood (1975a,b, 1979) był w stanie w przekonujący sposób wykazać geochemiczne powinowactwo materii księżycowej z materią płaszcza Ziemi. Jednak Ringwood wyciągnął dość egzotyczny wniosek z tego faktu: wkrótce po uformowaniu się i oddzieleniu gęstego jądra, ziemia szybko się obracała i z powodu tak utworzonej niestabilności obrotowej, duża bryła została oderwana od płaszcza, a później stała się księżycem.

jest to stara idea, która została wysunięta około sto lat temu przez Darwina (1865), utalentowanego Geofizyka i syna Karola Darwina. Niestety, ta hipoteza również była błędna mechanicznie.

mając do czynienia z pochodzeniem Księżyca, należy wziąć pod uwagę ekstremalny stopień jego zróżnicowania, który doprowadził do oddzielenia żelaza od krzemianów i ich znacznego zubożenia w pierwiastki siderofilowe. Takie całkowite zróżnicowanie materii mogło mieć miejsce tylko w ciele dość dużej i stopionej planety.

jest to ważny punkt, którego nie można odrzucić. Fakt, że Księżyc powstał z pierwotnie stopionej planety, jest poparty w szczególności składem jego grubej (do 80 km) skorupy anortozytowej złożonej głównie z anortytu skalenia wapniowego. Taka gruba skorupa mogła tylko oddzielić się od całkowicie stopionej materii dużego kosmicznego ciała, trzy do czterech razy większego niż dzisiejszy Księżyc. Jak stwierdzono na podstawie określenia wieku anortozytu księżycowego (Tera i Wasserburg, 1974), proces ten miał miejsce około 4,6–4,4 temu, czyli w okresie bliskim pod względem czasu do powstania samego układu Ziemia–Księżyc. W związku z tym można się spodziewać, że macierzyste ciało Księżyca uległo topnieniu i różnicowaniu planetarnemu przed powstaniem Księżyca WŁAŚCIWEGO.

trzeba wziąć pod uwagę drugi i dość niezwykły fakt ważny dla hipotezy pochodzenia Księżyca. Całkowity pęd kinetyczny obrotu układu Ziemia-Księżyc z dokładnością do trzeciego miejsca po przecinku odpowiada sytuacji, gdy satelita i centralna planeta znajdowały się w odległości Granicznej Roche ’ a od siebie i miały synchroniczną osiową prędkość obrotu. To nie może być przypadek. Wręcz przeciwnie, jest to przekonujący dowód na sytuację, w której księżyc podczas swego powstania rzeczywiście znajdował się na granicy Roche ’ a i mógł zostać zniszczony.

wydaje się całkiem prawdopodobne na podstawie dostarczonych danych i rozważań, że Księżyc jest pozostałością jakiejś większej planety, Proto-Księżyca, który został przechwycony przez rosnącą Ziemię z sąsiedniej (najbliższej) orbity i zniszczony przez ziemskie pole grawitacyjne na granicy Roche ’ a. Podobne rozważania, w formie jakościowej, opublikowali wcześniej Wood i Mitler (1974) i Opik (1961). Analogicznie do tych idei, zaproponowaliśmy wcześniej (Sorokhtin, 1988) hipotezę, zgodnie z którą księżyc uformował się jako pozostałość, garb pływowy stopionego i całkowicie zróżnicowanego Proto-Księżyca zachowanego przed zniszczeniem w bańce Roche ’ a.”

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.