Höyryn ja magman matka Kuuksi

Kiertolaisemme Kuun alkuperästä on esitetty useita erilaisia teorioita.

Vakuuttavimpana on viime vuosina pidetty ajatusta, että Kuu syntyi Theia-pikkuplaneetan törmätessä Maahan noin 4,6 miljardia vuotta sitten. Törmäyksestä syntynyt kuuma haja-aines jäi kiertämään Maata ja muodosti vähitellen Kuun. Periaatteessa Kuun pitäisi siis olla seos Maan ja Theian materiasta.

Alkuaineiden atomiydinten neutronimäärä voi vaihdella, ja saman aineen eri muotoja kutsutaan isotoopeiksi. Happiatomit esiintyvät kolmenlaisina isotooppeina, joissa on joko 16, 17 tai 18 neutronia. Kaikissa Maasta peräisin olevissa näytteissä hapen eri isotooppeja esiintyy hyvin tarkasti samoissa suhteissa toisiinsa. Sen sijaan vaikkapa Marsin ja Maan isotooppien suhteet eroavat. Samoin isotooppien suhde olisi mitä todennäköisimmin ollut erilainen alku-Maassa kuin Theiassa. Siksi Maan ja Kuun isotooppien suhteissa pitäisi olla eroja.

Jo aiemmin tutkimuksissa on huomattu, että Kuun ja Maan happi-isotooppien suhde on itse asiassa hyvin samankaltainen. Tätä ei kuitenkaan ole pidetty suurena ongelmana törmäyshypoteesille. Theian törmäyksen jälkeen Maan happi on voinut sekoittua syntyneen höyry- ja magmakiekon happeen. Kiekosta syntyi myöhemmin Kuu.

Nature Geoscience -lehdessä julkaistiin eilen artikkeli, jossa tutkijat olivat verranneet Maan ja Kuun titaani-isotooppeja. Näytemateriaalina toimivat Apollo-projektin parissa 1970-luvulla kerätyt kuukivet. Tulos oli samanlainen kuin hapen isotooppien suhteen: Maan ja Kuun näytteet eivät eronneet toisistaan, mutta ne erottuivat aurinkokunnan muiden kappaleiden näytteistä.

Tutkijat eivät suostu selittämään enää tätä tulosta sillä, että törmäysvaiheen jälkeen kahden planeetan titaani olisi sekoittunut syntyneessä magmakiekossa. Titaanin kiehumispiste on paljon suurempi kuin hapen ja sekoittuminen siksi hankalampaa.

Kuinka Kuu siis syntyi? Yksi teoria on, että jokin Maata lähes pyyhkäissyt kappale sai sen pyörimään niin villisti, että planeetta heitti osan materiastaan kiekoksi ympärilleen, ja kiekosta muodostui myöhemmin Kuu. Tämäkään malli ei ole heikkouksia vailla.

Törmäysteoriakin voi yhä pitää paikkansa, mutta sen suhteen täytyy vain pystyä mallintamaan tapahtumat aiempaa tarkemmin: millä tavalla Theia törmäsi Maahan, kuinka materia jakaantui törmäyksessä, kuinka suuri Theia oli. Myös esimerkiksi Kuun jäähtymisen nopeus olisi vaikuttanut siihen, kuinka kauan vaikkapa juuri titaani-isotoopit olisivat voineet tasaantua höyry- ja magmapilven ja Maan välillä.

Pohdinnan taustalle tarjoan tällaista musiikkia: