Pre više od 4 milijarde godina, kada je Sunčev sistem još bio mlad, a Zemlja još uvek rasla, džinovski objekat veličine Marsa srušio se na Zemlju. Najveći komad koji se odlomio od rane Zemlje formirao je naš mesec. Ali kada se to tačno dogodilo, ostala je misterija.
U novoj studiji u časopisu Pisma o geohemijskim perspektivama, istraživači su koristili kristale koje su sa Meseca doneli Apolo astronauti 1972. kako bi pomogli da se precizno odredi vreme formiranja Meseca. Njihovo otkriće pomera starost Meseca za 40 miliona godina, na najmanje 4,46 milijardi godina.
„Ovi kristali su najstarije poznate čvrste materije koje su nastale nakon džinovskog udara. I pošto znamo koliko su ovi kristali stari, oni služe kao sidro za lunarnu hronologiju“, kaže Filip Hek, kustos za meteoritike u Field Museumu Robert A. Pritzker i Polar Studies i viši direktor Negaunee Interactive Research Center, profesor na Univerzitetu u Čikagu i viši autor studije.
Otkriće je proizašlo iz Hekovog rada sa vodećim autorom studije, Jennikom Greer, kada je bila doktorski kandidat u Fild muzeju i Univerzitetu u Čikagu. „Obratili su nam se naši koautori, Bidong Zhang i Odri Buvije, kojima je bio potreban nanosmerni pogled na ove uzorke kako bi ih u potpunosti razumeli“, kaže Grir, koji je sada naučni saradnik na Univerzitetu u Glazgovu.
Uzorak lunarne prašine korišćen u studiji vratili su astronauti Apola 17 u poslednjoj misiji posade na Mesec 1972. Ova prašina sadrži sićušne kristale koji su se formirali pre više milijardi godina. Ovi kristali su izdajnički znak kada se Mesec morao formirati.
Kada je objekat veličine Marsa udario u Zemlju i formirao Mesec, energija udara je istopila stenu koja je na kraju postala Mesečeva površina. „Kada je površina tako istopljena, kristali cirkona nisu mogli da se formiraju i prežive. Dakle, svi kristali na površini Meseca su se morali formirati nakon što se ovaj okean lunarne magme ohladio“, kaže Hek. „U suprotnom bi se istopili i njihovi hemijski potpisi bi bili izbrisani.
Pošto su se kristali morali formirati nakon što se okean magme ohladio, određivanje starosti kristala cirkona bi otkrilo minimalnu moguću starost Meseca. Prethodna studija koautora Bidonga Zhanga sugerisala je ovo doba, ali ova najnovija studija označava prvu upotrebu analitičke metode nazvane tomografija atomske sonde koja je „prikovala“ starost ovog najstarijeg poznatog lunarnog kristala.
„U tomografiji atomske sonde, počinjemo tako što izoštravamo komad lunarnog uzorka u veoma oštar vrh, koristeći fokusirani mikroskop sa jonskim snopom, skoro kao veoma elegantno oštrenje za olovke“, kaže Grir. „Zatim, koristimo UV lasere da isparimo atome sa površine tog vrha. Atomi putuju kroz maseni spektrometar, a brzina njihovog kretanja govori nam koliko su teški, što nam zauzvrat govori od čega su napravljeni.“
Ova analiza atom po atom, sprovedena korišćenjem instrumenata na Univerzitetu Northvestern, pokazala je koliko je atoma unutar kristala cirkona pretrpelo radioaktivni raspad.
Kada atom ima nestabilnu konfiguraciju protona i neutrona u svom jezgru, on se raspada, odbacujući neke od ovih protona i neutrona i pretvarajući se u različite elemente. Na primer, uranijum se raspada u olovo. Naučnici su utvrdili koliko dugo je potrebno da se ovaj proces dogodi, a posmatrajući udeo različitih atoma uranijuma i olova (koji se nazivaju izotopi) prisutnih u uzorku, mogu reći koliko je star.
„Radometrijsko datiranje funkcioniše pomalo kao peščani sat“, kaže Hek. „U peščanom satu, pesak teče od jedne staklene sijalice do druge, a protok vremena je označen akumulacijom peska u donjoj sijalici. Radiometrijsko datiranje funkcioniše na sličan način tako što se broj matičnih atoma i broj atoma kćeri koje su transformisali do. Protok vremena se tada može izračunati jer je brzina transformacije poznata“.
Udeo izotopa olova koji su istraživači pronašli ukazuje na to da je uzorak star oko 4,46 milijardi godina. Dakle, mesec mora biti bar toliko star.
„Neverovatno je imati dokaz da je stena koju držite najstariji deo Meseca koji smo do sada pronašli. To je uporište za mnoga pitanja o Zemlji. Kada znate koliko je nešto staro, vi može bolje da razume šta mu se desilo u istoriji“, kaže Grir.
Važno je znati kada se Mesec formirao, kaže Hek, jer „mesec je važan partner u našem planetarnom sistemu— on stabilizuje Zemljinu osu rotacije, to je razlog što ima 24 sata u danu, to je razlog što imamo plimu i oseku. Bez Meseca život na Zemlji bi izgledao drugačije. To je deo našeg prirodnog sistema koji želimo da bolje razumemo, a naša studija pruža mali deo slagalice u celoj toj slici.“
Ovoj studiji doprineli su Jennika Greer sa Univerziteta u Glazgovu, B. Zhang sa Univerziteta Kalifornije u Los Anđelesu, D. Isheim i D. N. Seidman sa Univerziteta Northvestern, A. Bouvier sa Univerziteta Baireuth i Philipp Heck na polju Muzej.
