Podle studie měsíčních krystalů je Měsíc o 40 milionů let starší

Před více než 4 miliardami let, kdy byla Sluneční soustava ještě mladá a Země stále rostla, narazil do naší planety obří objekt velikosti Marsu. Největší část hmoty, která byla vymrštěna z rané Země, vytvořila náš Měsíc. Ale kdy přesně se to stalo, zůstalo záhadou. V nové studii publikované v časopise Geochemical Perspectives Letters vědci použili krystaly, které v roce 1972 přivezli z Měsíce astronauti z Apolla, aby pomohli určit čas vzniku našeho souputníka. Jejich objev posouvá stáří Měsíce o 40 milionů let, na stáří nejméně 4,46 miliardy let.

„Tyto krystaly jsou nejstaršími známými pevnými látkami, které se vytvořily po obřím dopadu. A protože víme, jak jsou tyto krystaly staré, slouží jako kotva pro měsíční chronologii,“ říká Philipp Heck, kurátor meteoritů ve Field Museum Robert A. Pritzker and Polar Studies a vrchní ředitel Negaunee Interactive Research Center, profesor na University of Chicago a hlavní autor studie.

Objev se zrodil díky Heckově spolupráci s hlavní autorkou studie Jennikou Greerovou, když byla doktorandkou na Field Museum a University of Chicago. „Obrátili se na nás naši spoluautoři, Bidong Zhang a Audrey Bouvier, kteří potřebovali nanoměřítkový pohled na tyto vzorky, aby jim plně porozuměli,“ říká Greerová, která je nyní výzkumnou pracovnicí na University of Glasgow.

Vzorek měsíčního prachu použitý ve studii přivezli astronauti z Apolla 17 při poslední misi s posádkou na Měsíc v roce 1972. Tento prach obsahuje drobné krystalky, které se vytvořily před miliardami let. Tyto krystaly jsou výmluvným znamením toho, kdy musel vzniknout Měsíc.

Když objekt velikosti Marsu zasáhl Zemi a vytvořil Měsíc, energie nárazu roztavila horninu, která se nakonec stala měsíčním povrchem. „Když byl povrch takto roztavený, krystaly zirkonu se nemohly vytvořit a přežít. Takže jakékoli krystaly na povrchu Měsíce se musely vytvořit poté, co se tento měsíční magmatický oceán ochladil,“ říká Heck. „Jinak by byly roztaveny a jejich chemické podpisy by byly vymazány.“

Protože krystaly musely vzniknout po ochlazení oceánu magmatu, určení stáří krystalů zirkonu tak odhalilo minimální možné stáří Měsíce. Předchozí studie spoluautora Bidonga Zhanga tento věk naznačovala, ale tato nejnovější studie představuje první použití analytické metody zvané atomová tomografie, která určila stáří tohoto nejstaršího známého měsíčního krystalu.

„V tomografii atomové sondy začínáme ostřením kousku měsíčního vzorku do velmi ostré špičky pomocí mikroskopu se zaostřeným iontovým paprskem, téměř jako velmi luxusní ořezávátko,“ říká Greerová. „Pak použijeme UV lasery k odpaření atomů z povrchu tohoto hrotu. Atomy procházejí hmotnostním spektrometrem a jak rychle se pohybují, to nám říká, jak jsou těžké, což nám zase říká, z čeho jsou vytvořeny.“

Tato analýza atom po atomu, prováděná pomocí přístrojů na Northwestern University ukázala, kolik atomů uvnitř krystalů zirkonu prošlo radioaktivním rozpadem. Když má atom ve svém jádru nestabilní konfiguraci protonů a neutronů, dochází k jeho rozpadu, přičemž se některé z těchto protonů a neutronů přeměňují na různé prvky. Například uran se rozpadá na olovo. Vědci zjistili, jak dlouho tento proces trvá a při pohledu na podíl různých atomů uranu a olova (nazývaných izotopy) přítomných ve vzorku mohou říci, jak je starý.

„Radiometrické měření funguje trochu jako přesýpací hodiny,“ říká Heck. „V přesýpacích hodinách přetéká písek z jedné skleněné baňky do druhé, přičemž plynutí času je indikováno nahromaděním písku ve spodní baňce. Radiometrické datování funguje podobně, když se spočítá počet mateřských atomů a počet dceřiných atomů, které se transformovaly.“ Plynutí času pak lze vypočítat, protože je známa rychlost transformace.

Podíl izotopů olova, které vědci našli, naznačoval, že vzorek byl starý asi 4,46 miliardy let. Měsíc proto musí být minimálně tak starý.

„Je úžasné mít důkaz, že kámen, který držíte v ruce, je nejstarším kouskem Měsíce, který jsme dosud našli. Je to kotevní bod pro tolik otázek o Zemi. Když víte, jak je něco staré, můžete lépe pochopit, co se s ním v jeho historii stalo,“ říká Greerová.

Je důležité vědět, kdy se Měsíc vytvořil, říká Heck, protože „Měsíc je důležitým partnerem v našem planetárním systému – stabilizuje rotační osu Země, je to důvod, proč má den 24 hodin, je to důvod, proč máme příliv a odliv. Bez Měsíce by život na Zemi vypadal jinak. Je to součást našeho přirozeného systému, kterému chceme lépe porozumět, a naše studie poskytuje v celém obrázku malý dílek skládačky.“

Zdroj: https://phys.org/news/2023-10-moon-million-years-older-thought.html

autor: František Martinek