Nedslagsteorien framstiller manens dannelse som et resultat av en kollisjon mellom en ung jord og et Mars -lignende objekt . Denne framstillingen er den for tiden mest anerkjente teorien ^[1] for dannelsen av manen. Blant de bevis som understøtter teorien, er prøver fra manens overflate, som indikerer at manen en gang har vært i smeltet tilstand, manens tilsynelatende beskjedne kjerne av jern , manens densitet som er mindre enn jordens , og bevis for lignende kollisjoner i andre solsystem , med fragmentskiven rundt stjernen som resultat. Objektet som skal ha kollidert med jorden, blir noen ganger omtalt som Theia , som i gresk mytologi var mor til manegudinnen Selene . ^{[2] [3]}

Det er fortsatt uoppklarte elementer i forbindelse med teorien. Oksygenets sammensetning av isotoper er tilnærmet identisk pa manen og pa jorden, uten tegn til innblanding fra et annet himmellegeme. ^[4] Prøver fra manens overflate har heller ikke forventede mengder av enkelte grunnstoffer og kjemiske forbindelser ut fra sammensetningen som er vanlig pa jorden, og det er heller ingen bevis for at jorden noen gang har hatt magmahavet som implisert ma ha vært der i henhold til teorien.

Opprinnelse [ rediger | rediger kilde ]

I 1898 foreslo den britiske astronomen og matematikeren George Darwin at jorden og manen en gang kunne ha vært samme legeme. Darwins hypotese gikk ut pa at en mane i flytende form hadde blitt slynget ut fra jorden pa grunn av sentrifugalkraften, en teori som ble den tids akademiske forklaring pa manens opprinnelse. ^[5] Ved a benytte Newtonisk mekanikk hadde han beregnet at manen tidligere hadde gatt i bane betydelig nærmere jorden, og at den gradvis driver bort fra jorden, noe som senere ble bekreftet ved amerikanske og sovjetiske eksperimenter med lasermalinger av bestemte objekter pa manen.

Darwins beregninger kunne imidlertid ikke løse problemet med hvordan manen kunne spores tilbake til jordens overflate. I 1946 utfordret imidlertid Reginald A. Daly ved Harvard University Darwins forklaring med en justering av teorien, hvor dannelsen av manen ble forklart som et resultat av et sammenstøt heller enn ved hjelp av sentrifugalkraft. ^[6] Dalys nye teori fikk imidlertid liten oppmerksomhet, helt til en konferanse om satellitter i 1974, hvor den ble reintrodusert. Den ble da utgitt i tidsskriftet Icarus i 1975 av professor William K. Hartmann og professor Donald R. Davis . I deres modell ble det foreslatt at det ved slutten av perioden hvor planetene ble dannet, ogsa var blitt dannet flere objekter pa størrelse med satellitter , som kolliderte eller ble fanget opp av planetene. De foreslo at en av disse objektene kan ha kollidert med jorden, og at ildfast, kompakt støv utformet jorden. Kollisjonen kunne forklare manens unike geologiske egenskaper. ^[7]

En lignende tilnærming ble antatt av Alfred G. W. Cameron og William Ward, som foreslo at manen ble dannet av et tangentielt sammenstøt med et objekt pa størrelse med Mars. De ytre silikatene fra det kolliderende objekt ville for det meste fordampe, en metallisk kjerne ville ikke. Pa grunn av dette ville derfor det meste av materien sendt i bane rundt jorden, besta av silikater, og i samlet tilstand framsta som en satellitt med relativt liten kjerne av jern. Den mere volatile delen av materie etter en slik kollisjon, ville unnslippe solsystemet, mens silikatene ville tendere til samle seg. ^[8]

Theia [ rediger | rediger kilde ]

Den hypotetiske protoplaneten er oppkalt etter Theia , gudinne og titan i gresk mytologi , og mor til Selena, manegudinnen. Ifølge nedslagsteorien ble Theia dannet, sammen med andre objekter pa størrelse med planetene i solsystemet, for 4,6 milliarder ar siden, og var anslagsvis pa størrelse med Mars.

En formasjonjsteori gar ut pa at Theia materialiserte seg ved L ₄ eller L ₅ L-punkter i forhold til jorden (i samme bane og om lag 60° foran eller bak), ^[1] pa samme mate som de trojanske asteroider . ^[9] Theias banestabilitet ble forstyrret da objektets masse oversteg om lag 10 % av jordens. ^[1] Gravitasjonelle uroligheter forarsaket av planetesimaler forarsaket at Theia avvek fra sin stabile Lagrange-posisjon, og inkonsekvente bevegelser i forhold til protojorden førte til de to objektenes kollisjon. ^[1]

Astronomer mener kollisjonen mellom Jorden og Theia skjedde for om lag 4,53 milliarder ar siden, om lag 30-50 millioner ar etter dannelsen av solsystemet. Nye beviser, presentert i 2008, tyder imidlertid pa at kollisjonen kan ha skjedd noe senere, for om lag 4,48 milliarder ar siden. ^[10]

Sammenstøtet [ rediger | rediger kilde ]

I astronmisk malestokk kan man si at et sammenstøt ville ha funnet sted i beskjeden hastighet. Man antar at Theia ma ha truffet jorden fra en skra vinkel pa et tidspunkt da jorden var tilnærmet ferdig dannet. Datasimuleringer av et scenario med et sammenstøt som beskrevet, anslar en vinkel for nedslaget pa rundt 40°, og en hastighet for kolliderende objekt pa under 4 km/s. ^[11] Theias jernkjerne sank inn i jordens kjerne, og det meste av Theias mantel , og en betydelig del av den unge jordens mantel, ble knust og sendt i bane rundt jorden. Denne materien samlet seg raskt og dannet manen (muligens innen en maned, men ikke pa lengre tid enn et arhundre). Beregninger basert pa datasimuleringer av en slik hendelse, anslar at vel to prosent av Theias opprinnelige masse endte opp i en støvring i bane rundt jorden, og at om lag halvparten av denne materien ville ha blitt samlet under dannelsen av manen. Jorden ville ha fatt et betydelig tilskudd av drivmoment og masse fra en slik kollisjon. Uavhengig av hvilken rotasjon og helling jorden matte ha før sammenstøtet, ville jordens rotasjonstid ha endret seg til vel fem timer, og dens ekvator ville ha blitt dreid mot manens plan.

Det er blitt foreslatt at ogsa andre betydelige objekter kunne ha blitt dannet som et resultat av sammenstøtet, objekter som kan ha gatt i bane mellom jorden og manen, fanget i Lagrange-punkt. Slike objekter kan ha vært i jord-mane-systemet i opptil 100 millioner ar, inntil gravitasjonell pavirkning fra andre planeter destabilserte systemet nok til a fri objektet fra dets bane. ^[12]

Bevis [ rediger | rediger kilde ]

Indirekte bevis for nedslagsscenarioet kommer fra manesteiner samlet i forbindelse med manelandingene gjennom Apollo-programmet . Disse viser at ratioen av ulike isotoper av oksygen er tilsvarende de man finner pa jorden. Manens rike forekomster av Anortositt , savel som de rike KREEP -forekomstene, styrket ideen om at en stor del av manen en gang ma ha vært flytende, og nedslagsscenarioet kunne lett ha tilført nok energi til manens magmahav . Videre vises det til at dersom manen har en kjerne av jern, , ma den være relativt beskjeden. I all hovedsak viser densitet, treghet, rotasjonsmønster og magnetisk induksjon at kjernens diameter er mindre enn 25 % av manens radius, i motsetning til om lag 50 % for steinplanetene . Foreløpige funn styrker teorien om at manen i all hovedsak er dannet av mantlene fra jorden og nedslagsobjektet, at kjernen ble en del av jorden, og gir ogsa en tilfredsstillende forklaring pa forholdet i helning mellom jorden og manens bane. ^[13]

Varmt silikaholdig støv og større mengder SiO-gass, produkter etter kollisjoner i høy hastighet (mer enn 10 km/sek) av objekter i stein har blitt pavist rundt stjernen HD172555 , som er bare om lag 12 millioner ar, i Beta Pic-systemet ved hjelp av Spitzer Space Telescope. ^[14] Et belte av varmt støv i en avstand pa 0,25 til 2 AE rundt den unge stjernen HD 23514 i Pleiadene framstar slik man har beregnet resultatet ville blitt etter en kollisjon mellom jorden og Theia. ^[15] Et lignende tilfelle av et belte av varmt støv rundt en stjerne har man oppdaget rundt BD +20°307 (HIP 8920, SAO 75016). ^[16]

Problemer med teorien [ rediger | rediger kilde ]

Denne teorien for manens opprinnelse har fortsatt noen uoppklarte elementer som gjenstar a fa oppklart. Disse inkluderer:

• Sammensetningsforholdet for volatile grunnstoffer pa manen kan ikke forklares med nedslagsteorien. Dersom nedslagsteorien stemmer, ma denne være forarsaket av annen arsak. ^[17]
• Det er ingen bevis for at jorden noen gang har hatt et magmahav (en av forutsetningene i nedslagsteorien), og det er sannsynlig at det er materie pa jorden som aldri har blitt til via et magmahav. ^[17]
• Manens innhold av jernoksid (FeO) (13 %), som ligger midt mellom mars (18 %) og jordens (8 %), utelukker muligheten for at det meste av manens materie har sin opprinnelse fra jordskorpen. ^[18]
• Dersom manen hadde fatt det meste av materien fra nedslagsobjektet, skulle manen være rik pa siderofile grunnstoff . Pa manen er forekomster av disse fattige. ^[19]
• Funn av volatil materie, slik som vann bundet i basaltsteiner pa manen, er vanskelige a forklare dersom sammenstøtet skapte varmen som ifølge scenarioet skulle til. ^[20]
• Manens isotopsammensetning for oksygen er lik den man finner pa jorden. Oksygenets isotopsammensetning, som kan bli malt svært nøyaktig, utgjør en egen og unik signatur for hvert enkelt objekt i solsystemet. ^[21] Dersom Theia hadde vært en separat proto-planet, ville den sannsynligvis hatt en annen isotopsammensetning for oksygen enn den man finner pa jorden, noe som ville gitt utslag i manens blandede materie. ^[4]

Alternative hypoteser [ rediger | rediger kilde ]

Andre teorier for manens opprinnelse inkluderer at manen har blitt slynget ut fra den smeltede jordskorpen ved hjelp av sentrifugalkraft , ^[5] at manen ble dannet et annet sted og senere fanget opp av jordens gravitasjonsfelt, ^[22] og at manen ble dannet samtidig og pa samme sted som jorden fra samme kilde til masse. Ingen av disse teoriene kan forklare de fysiske mekanismene vi finner i jord-manesystemet. ^[23]

Referanser [ rediger | rediger kilde ]