En gammal kollision, nästan förångad jord, som ger födelse till månen

Ny kemisk analys av jord- och månstenar har skingrat på ursprunget för vårt månsystem, och födelsetiden var mycket mer dramatisk och våldsam än vad många förväntade sig.

"Våra resultat ger det första svåra beviset att effekten verkligen (i stor utsträckning) förångar jorden", sade Kun Wang, en geokemist vid Washington University i St. Louis, i ett pressmeddelande. En studie av Wang och Stein B. Jacobsen publicerades online måndag i Natur.

Omkring 4,5 miljarder år sedan var jorden en mycket ung samling rymdskräp, och det var inte en hemskt välkomnande plats. Den tidiga perioden är känd som Hadean eon, namngiven som sådan för de heliga förhållandena. Proto-Earth var eldig och varm, och ytan var troligen mestadels smält lava från intensiv vulkanaktivitet och frekventa kollisioner med andra stenar.

Det var då den här tidiga planeten kolliderade med en annan, kanske storleken på Mars. Effektens kraft förångas av de mindre och de flesta av de större, vilket resulterar i en gigantisk atmosfär 500 gånger den nuvarande storleken på den aktuella jorden, fylld med ett super-hett fluidmantel. Detta, över tiden, kyldes och härdades i två distinkta kroppar - månen och jorden.

Det har länge teoretiserats att månen bildades av en kollision mellan två proto-planetariska kroppar. Men tidigare modeller hade de två massorna gräva varandra, med den mindre som förblir mest intakt och bildar månen. Detta blev disproven 2001, då forskare jämför isotoper av en rad olika element i månen och jordens stenar och fann att de var sammansatta. Chansen att de två kolliderande kropparna har samma signaturer i sina isotoper är naturligt nästan noll, vilket innebar att massorna av de två stenarna måste väsentligen blanda sig innan de bildar månen.

Två sådana modeller har tidigare föreslagits för att ta hänsyn till detta. I ett är kollisionen fortfarande ganska täm men ett skivformat moln av mantelatmosfär möjliggör blandning av material från jorden och dess proto-moon innan de slår sig in i separata föremål.

Denna nya forskning reglerar den slutsatsen, genom att använda en mycket sofistikerad analys av två kaliumisotoper, 10 gånger mer exakt än tidigare metoder. Det fann en mycket lite högre koncentration av den tyngre kaliumisotopen på månen än på jorden. Den enda förklaringen till detta är att under den kondensation av mantelatmosfären som ledde till månens födelse, var den tyngre isotopen lite mer sannolikt att kondensera än den ljusare.

Detta stöder modellen där hela kolliderande föremålet, och det mesta av jorden, utplånades i kraschen och månen som bildades som partiklar i superfluid mantelatmosfären kyldes och kom samman, som en massiv regndropp som kondenserar från vattenånga, sakta ökar i storlek.