Ay bana dünyanın neden mavi olduğunu söylüyor?
Eser sahibi: haibaraemily
Düzenleme: yarın
Yeryüzündeki su ne zaman oluştu? Bu, bilim adamlarının hala tartıştığı bir konu. Ancak geçmişte insanlar genellikle dünyanın doğumunun ilk birkaç yüz milyon yılında (yaklaşık 4,6 milyar yıl önce) suyun var olma ihtimalinin düşük olması gerektiğine inanıyorlardı. Çünkü o zamanlar, iç güneş sistemindeki birkaç büyük kayalık gök cismi, küçük gök cisimleriyle şiddetli çarpışmalar yaşıyordu ve hepsi eriyen ve sıcak eritme fırınlarıydı. Doğal olarak İnsanlar yeryüzündeki suyun 4,5 milyar yıldan daha erken değil, daha sonra oluşması gerektiğini düşünüyor. .
Ancak, son zamanlarda Birleşik Krallık'taki Açık Üniversite'den Greenwood ve meslektaşları, Aydan kaya örnekleri , Bul Dünyadaki suyun çoğu 4,5 milyar yıl önce var olmuş olabilir .
Huh? Bilim adamları neden aydaki kayalar aracılığıyla yeryüzündeki su içeriğindeki değişikliklere dair ipuçları bulabilirler? Tüm bunlar, uzun bir gün önce olan ayın kökeni ile başlamak zorundadır ...
Bir gün felaket
4.5 milyar yıl önce bir gün, Mars büyüklüğünde bir gök cismi gökten düştü ve henüz tam olarak büyümemiş olan "bebek" Dünya'ya doğru eğildi. Şiddetli darbe hızla parçalandı ve bu Mars büyüklüğündeki gök cismi eritildi ve dünyanın materyalinin bir kısmını yerle bir etti. Bu enkaz malzemeleri dünyanın etrafına dağıldı ve yerçekimi ve çarpışma yoluyla yeniden gruplandı ve sonunda mevcut ayı oluşturdu.
Büyük etki hipotezinin varsayımsal bir resmi. Resim kaynağı: museumvictoria.com.au
Bu ünlü Büyük etki hipotezi (Dev Etki Hipotezi) bizim için inşa edilen ayın kökeninin bir resmi. Bilim adamları ayrıca yeryüzüne çarpan bu hayali gök cisimine anlamlı bir isim verdiler - Theia, o, Yunan mitolojisinde Titan tanrıçası ve ay tanrısı Selene'nin annesi.
Yıllarca süren tamircilik ... Gezegen Bilimcisi: Bebek acı çekiyor!
Ay'ın kökeni hakkında birçok varsayım olmasına rağmen, büyük etki hipotezi son yıllarda en popüler olanıdır, çünkü dünyanın dönüşünün mevcut eğimini, Dünya-Ay sisteminin yoğunluk farkını ve yörünge dinamiklerini daha iyi açıklayabilir. Bu fiziksel ilişkileri bekleyin.
Ama fiziksel bina inşa edildi, peki ya kimyasal delikler? Gezegen bilim adamlarının çeşitli yamalar uygulamak için beyinlerini karıştırdığı söylenebilir. .
İlk başta insanlar, ayı oluşturan enkazın çoğunun Thea'dan ve küçük bir kısmının da dünyadan gelmesi gerektiğini varsaydılar. Öyleyse, son ayın kimyasal bileşimi (belirli bir elementin çeşitli izotoplarının oranı gibi) yeryüzünden Thea'ya daha yakın olmalı, değil mi?
Bununla birlikte, Apollo misyonu tarafından geri getirilen ay kayalarının izotop içeriği ölçümü, yeryüzü-ay kayalarının oksijen tarafından yönlendirilen bazı izotoplarının oranlarının neredeyse hiçbir fark olmaksızın çok benzer olduğunu göstermektedir. Kırık, ne yapmalıyım?
Basit, bırakın Thea ve dünya aynı kimyasal bileşime sahip olsun Her neyse, 4.5 milyar yıl önce nasıl bir Thea idi, bu bir akıl yürütme meselesi değil mi (tahmin et)?
Ama belli ki Thea'nın ve dünyanın kimyasal bileşiminin farklı olma olasılığı daha yüksektir Sonuçta, hiç karşılaşılmamış iki gök cismi kimyasal bileşimleri tam olarak aynıdır ve olasılık gerçekten küçüktür. Gezegensel jeokimyacılar, büyük etki hipotezini daha ikna edici hale getirmek için "izotopik dengeleme" yi öne sürdüler. Teori, o zamanki büyük çarpışmadan sonra, dünyanın dış tabakası ve Thea'nın enkazının yüksek sıcaklıkta eritme ve gazlaştırma ortamında tamamen karışması, bu nedenle ikisinin bileşiminin çok benzer hale gelmesidir.
Sorun yine ... Oksijen gibi uçucu elementlerin söylenmesinin kolay olduğunu söylemek kolay ama titanyum ve tungsten gibi refrakter elementlerin dünya ve ay üzerindeki izotopik içerikleri de çok benzer.Bu açıklanamaz çünkü bu elementler yüksek sıcaklıklara çok dayanıklıdır ve erimesi olası değildir. Gazlaştırma bu tam karışıma katılır.
Öyleyse orijinal dinamik modeli değiştirelim .
Örneğin, ilk etki daha şiddetli ise. Daha şiddetli bir darbe, daha fazla ve daha derin yeryüzü materyallerini ortadan kaldıracak, böylece son ayın hammaddesi, Thea yerine esas olarak dünyadan gelecektir. Ancak daha şiddetli bir darbe, Dünya-Ay sisteminin müteakip açısal momentumunu şu anda olduğundan çok daha büyük hale getirecek, ki bu doğru değil. Nasıl yapılır? Ekstra açısal momentumun Dünya-Ay sisteminin ve Güneş'in yörünge rezonansında tüketilmesine izin verin - bu "yüksek enerjili çarpma modelidir".
Ya da sadece bir kez vurmayın - daha küçük Thea (lar) "bebek" Dünya'ya birden çok kez çarparsa, bu çarpışmalardan kaynaklanan enkazın tamamen karışması ve serbestçe taşınması daha olasıdır ve aynı zamanda mevcut dünyayı da üretebilir. Ayın kimyasal bileşimi - bu "çoklu etki hipotezi" dir.
Ama yine de yanlış ... Büyük çarpmadan sonra Dünya-Ay kayalarının kimyasal bileşimi aynı seviyeye ulaşsa bile, 4,5 milyar yıl önce olurdu! Bundan sonraki uzun yıllarda, Dünya ve Ay hala çoklu asteroit ve kuyruklu yıldız çarpışmaları yaşadı. Bu çarpışmalar kaçınılmaz olarak Dünya-Ay sistemine yeni maddeler getirdi - buna " İnceltme sonrası tabaka (Geç kaplama) ". Eski ve yeni maddelerin karışması, dünyanın ve ayın kimyasal bileşimini daha da değiştirecektir. Yani, 4,5 milyar yıl önce dünyanın ve ayın kimyasal bileşimi aynı olsa bile, artık aynı olmamalı.
Bu henüz bitmedi, unutmayın, yukarıdaki dal hipotezlerinin tümü, dünyanın ve ayın kaya bileşiminin benzer olduğu varsayımına dayanıyor, ancak sorun şu ki, farklı örnekleri kullanan farklı araştırmacıların sonuçları aynı değil ... Ölçtüğümüz ay ve dünyanın oksijen izotop içeriğinin açıkça farklı olduğunu ve ay ile dünyanın oksijen izotop içeriğinin 12 ppm'ye kadar (1 ppm = milyonda bir parça, "neredeyse hiç fark yok" araştırmasını destekleyen Sanırım 1 ppm'den daha az bir fark var)! Yani bu yamaları uygulamanıza gerek yok, hiç delik yok Büyük çarpma teorisine tamamen katılıyorum, yıkayın ve uyuyun! Gezegen jeokimyacılarının çoğu bu 12 ppm deneyin sonuçlarına katılmasa da ...
Bu kadar çok şey söylemişken, aslında son yirmi otuz yılda Ay orijini hipoteziyle ilgili çeşitli tartışmaların sadece buzdağının görünen kısmı ... Büyük etki hipotezi binasında, gezegen bilimcileri birinci katı, ikinci katı ve ikinci katı tamamladı. Üçüncü katı oluştur, üçüncü katı oluştur ... ne? Birinci kat yine mi kırıldı? !
Gezegen bilimciler: Bebek kendini acı hissediyor, o kadar üzgün ki konuşamıyor ...
Bununla birlikte, akıllı olan herkes, sonuçta, arkadaki tüm yanlış (beyin) konuşmaların (deliklerin) yönünü belirleyen temel bir tartışma olduğunu keşfetmiş olmalıdır:
Dünyanın ve ayın oksijen izotopları aynı mı? ! Bu soru gerçekten çok kritik.
Oksijen izotop içeriğini yeniden test edin Dünyanın su içeriği değişikliklerini yeniden üretin
Son zamanlarda, Birleşik Krallık Açık Üniversitesi'nden Greenwood ve meslektaşları, dünyanın ve ayın oksijen izotop içeriğini ölçtüler. Deneyleri, bugüne kadarki en kapsamlı ay ve yer kaya örnekleri dahil olmak üzere en yüksek hassasiyetli izotop ölçüm yöntemini kullandı. Sonuçlar, ay kayaları ile yeryüzü bazaltları arasında oksijen izotop içeriğinde 3-4 ppm (milyonda 3 ila 4 parça) bir fark olduğunu göstermektedir - 12 ppm'den çok daha az, ancak 1 ppm'den fazla. Bu ne anlama geliyor? Başka bir deyişle, büyük etki hipoteziyle ilgili önceki yamaların hala uygulanması gerekiyor ve bunlar yeterli değil. .
Dezavantajı, darbeden sonra karıştırmanın 4 ppm'lik bir farka neden olmak için yeterli görünmemesidir ...
Greenwood ve meslektaşları, çarpmadan sonra oksijen izotoplarının karışımını ve içeriğini simüle eden Thea'nın kimyasal bileşimini temsil etmek için aubrites adı verilen bir tür göktaşı kullandılar. Enstatus akondritleri magnezyum bakımından zengindir ve demir bakımından fakirdir ve oksijen izotop içeriği ay kayalarınınkine benzerdir, bu nedenle kimyasal bileşim bakımından çarpma malzemesininkine çok benzer oldukları kabul edilir.
Simülasyon sonuçları şunu göstermektedir: Çarpma ve karıştırmadan sonra, ay ve yer kayaları arasındaki oksijen izotop içeriği farkı sadece 2 ppm olmalıdır. . Başka bir deyişle, Dünya-ay kayalarının oksijen izotopundaki farkın sadece yarısı, orijinal büyük çarpma ve karışımdan kaynaklanmaktadır. .
Diğer yarısı nereden geldi? Bu, önümüzdeki 4,5 milyar yıl içinde asteroitlerin ve kuyruklu yıldızların sürekli çarpışmasından kaynaklanıyor olmalı, yani "incelme sonrası katman" sadece bir delik değil, aynı zamanda yeni bir yama.
İnceltme sonrası tabakanın jeokimyasal bileşiminin sonraki modifikasyonunun şematik diyagramı. Resim kaynağı: Referanslar | Çeviri: haibaraemily
Bu simülasyon aynı zamanda bir "yan ürün" üretti - yandan, yeryüzündeki suyun kaynağı sınırlıydı. Büyük çarpışmadan sonraki 4,5 milyar yılda, sayısız asteroit ve kuyruklu yıldız Dünya'ya geldi. Geçmiş araştırmalar, suyun ve uçucu maddelerin çoğunu dünyaya getiren ve yeryüzündeki kayaların oksijen izotop içeriğini bir kez daha değiştirenlerin bu asteroitler ve kuyruklu yıldızlar olduğuna inanıyor. Ancak Greenwood ve meslektaşları, yeryüzü ve ay kayalarının oksijen izotop içeriğini hesapladılar ve büyük çarpmanın ardından yeryüzündeki küresel suyun yalnızca% 5-30'unun toprağa eklendiğini buldular. Yeryüzündeki suyun çoğu, 4,5 milyar yıl önceki büyük çarpışmadan önce genç dünyada sessizce var olmuş olabilir. . Bu aynı zamanda önceki çalışmaların sonuçlarını farklı yöntemlerle doğrulamaktadır.
Öyleyse bu su dökülmemiş dünyada nasıl doğdu ve büyük ve sık sık meydana gelen küçük darbelerden nasıl kurtuldu? Bunlar henüz gezegensel bilim adamları tarafından araştırılacak. Öte yandan, gezegen oluşumunun erken aşamasında büyük miktarda su mevcutsa, benzer aşamalardan geçen dış gezegenlerde sıvı su ve yaşam için çok fazla umut var gibi görünüyor.
Büyük etki hipotezine gelince, gelecekte bu binaya ne olacak ... Belki bir gün gezegensel bilimciler tüm yamaları mükemmel bir şekilde yamalayabilir ya da bir gün bina çok fazla yamadan sonra yıkılır ... Kim bilir Ne?
Teşekkür Bu makale, arkadaşlarım Yanhao Lin, Shaofan Che, Le Qiao, Boyang Liu, Yuki Xiaoqi'ye makaleyi inceledikleri ve bu makalenin içeriğini geliştirmedeki yardımları için minnettarım.
Yazarın kartvizit
Dizgi: Xiaolan
Başlık resminin kaynağı: 699.pic
Referanslar:
Greenwood, RC, Barrat, JA, Miller, MF, Anand, M., Dauphas, N., Franchi, IA, ... Starkey, NA (2018). Yüksek enerjili bir Ay'dan önce Dünya suyunun birikmesi için oksijen izotopik kanıtı - oluşturan dev etki. Bilim ilerlemeleri, 4 (3), eaao5928.
Hartmann, W. K., Davis, D.R (1975). Uydu büyüklüğünde gezegenler ve ay orijini. Icarus, 24 (4), 504-515.
Canup, R.M., Asphaug, E. (2001) .Dünya oluşumunun sonuna yakın dev bir çarpışmada Ay'ın Kökeni. Nature, 412 (6848), 708.
Wiechert, U., Halliday, A.N., Lee, D. C., Snyder, G. A., Taylor, L.A., Rumble, D. (2001). Oksijen izotopları ve Ay oluşturan dev çarpma. Science, 294 (5541), 345-348.
Pahlevan, K., Stevenson, D. J. (2007 ).Ay oluşturan dev çarpışmanın ardından denge.Dünya ve Gezegen Bilimi Mektupları, 262 (3-4), 438-449.
Zhang, J., Dauphas, N., Davis, A.M., Leya, I., Fedkin, A. (2012). Önemli bir ay malzemesi kaynağı olarak proto-Dünya. Nature Geoscience, 5 (4), 251.
Dauphas, N., Burkhardt, C., Warren, PH, Fang-Zhen, T. (2014). Dünya benzeri Ay oluşturan bir çarpma tertibatı için jeokimyasal argümanlar. Phil. Trans. R. Soc. A, 372 (2024) , 20130244.
uk, M., Stewart, S. T. (2012). Hızlı dönen bir Dünya'dan Ay'ı Yaratmak: dev bir çarpma ve ardından rezonant despinning. Science, 338 (6110), 1047-1052.
Canup, R. M. (2012). Dev bir çarpma yoluyla Dünya benzeri bir kompozisyonla Ay Oluşturmak. Science, 1226073.
Rufu, R., Aharonson, O., Perets, H. B. (2017). Ay için çok etkili bir kaynak. Nature Geoscience, 10 (2), 89.
Walker, R.J., Bermingham, K., Liu, J., Puchtel, I. S., Touboul, M., Worsham, E. A. (2015). Geç evre gezegen yapı taşlarının aranması. Kimyasal Jeoloji, 411, 125-142.
Herwartz, D., Pack, A., Friedrichs, B., Bischoff, A. (2014). Ay kayalarında dev çarpma Theia'nın tanımlanması. Science, 344 (6188), 1146-1150.
Young, ED, Kohl, IE, Warren, PH, Rubie, DC, Jacobson, SA, Morbidelli, A. (2016). Ay oluşturan dev çarpışma sırasında kuvvetli karışım için oksijen izotopik kanıtı. Science, 351 (6272), 493 -496.
Kleine, T. (2011). Geoscience: Dünya'nın yamalı geç kaplama. Nature, 477 (7363), 168.
Fischer-Gödde, M., Kleine, T. (2017). Geç kaplamanın iç Güneş Sistemi orijini için Ruthenium izotopik kanıtı. Nature, 541 (7638), 525.
Nutshell Science Man
Bireyler arkadaş çevresine iletebilirler
Bu makale Guo kabuk ağından geliyor
Tezden bilime sadece bir adım var
