Jakie są główne teorie naukowe wyjaśniające powstanie Księżyca?

No dobra, jak to z tym Księżycem było? Głównie kręcimy się wokół czterech hipotez: teorii wielkiego zderzenia, czyli kolizji Ziemi z protoplanetą Theia, teorii wychwytu, gdzie Księżyc był sobie wędrującym ciałem, teorii wspólnego powstania, czyli że rodziły się razem, oraz teorii odłamu, gdzie Księżyc miał odlecieć z obracającej się Ziemi. Dziś dominującą i najlepiej udokumentowaną jest ta pierwsza – reszta to w zasadzie archeologia naukowa. Mówię jak jest.

Teoria Wielkiego Zderzenia (Giant Impact Hypothesis)

To jest obecnie król. Reszta to przestarzałe pomysły, bez kitu. Według tej teorii, mniej więcej 4,5 miliarda lat temu, kiedy Ziemia była jeszcze młodą, rozgrzaną kulą, uderzyła w nią inna protoplaneta. Nazywamy ją Theia. Niektórzy mówią, że była wielkości Marsa. Kolizja była potężna. Masa. Wyrzuciła w kosmos w cholerę rozgrzanej materii z płaszcza Ziemi i Thei. Ten materiał utworzył dysk wokół Ziemi. Następnie, w ciągu ledwie stu lat (kosmicznie to mgnienie oka), z tego dysku uformował się Księżyc. Serio.

Dlaczego to ma sens?

• Skład chemiczny: Próbki z Księżyca (dzięki misjom Apollo, widziałem je, są unikatowe) wykazują, że skład izotopowy tlenu jest prawie identyczny z tym ziemskim. To silny argument za wspólnym pochodzeniem materiału.
• Brak dużego żelaznego jądra: Księżyc ma bardzo małe jądro żelazne w porównaniu do swoich rozmiarów. Gdyby powstał z całej Thei, miałby większe. Materia wyrzucona z płaszcza Ziemi i Thei miałaby naturalnie mniej żelaza, bo żelazo skoncentrowało się już w jądrze Ziemi.
• Moment pędu: Model zderzenia elegancko wyjaśnia obecny moment pędu w układzie Ziemia-Księżyc.
• Wyczerpanie pierwiastków lotnych: Księżyc jest mocno „wysuszony”. Wielkie zderzenie to była po prostu gorąca masakra. Zderzenie wyjaśnia, dlaczego materia, z której powstał, straciła większość lotnych składników w wysokiej temperaturze.

Inne teorie – czyli dlaczego są na śmietniku historii

Były czasy, kiedy ludzie wymyślali różne rzeczy, bo nie mieli danych. To zrozumiałe. Ale dziś te teorie są głównie ciekawostką.

Teoria Wychwytu (Capture Theory)

Zakładała, że Księżyc uformował się gdzieś indziej w Układzie Słonecznym. Potem, wędrując, został „przechwycony” przez grawitację Ziemi. Brzmi prosto. Problemem jest to, że żeby do tego doszło, musiałby wejść na bardzo specyficzną trajektorię. Po drugie, energia kinetyczna musiałaby zostać wytracona w jakiś cudowny sposób, żeby nie odleciał ani nie uderzył. No i skład chemiczny. Zupełnie nie pasuje do składu izotopowego. Koniec kropka.

Teoria Wspólnego Powstania (Co-formation Theory)

To mówi, że Ziemia i Księżyc powstały razem, z tego samego dysku protoplanetarnego, w tym samym czasie. Jak bracia bliźniacy. Problem? Głównie moment pędu i różnice w składzie (gęstości). Księżyc powinien mieć podobne proporcje żelaza i pierwiastków lotnych jak Ziemia, a nie ma. Poza tym, ich wzajemne oddziaływanie grawitacyjne nie pozwalałoby na takie proporcje mas.

Teoria Odłamu (Fission Theory)

Ten pomysł miał to, że Ziemia obracała się tak szybko, że siła odśrodkowa „wyrwała” z niej kawałek materii, która stała się Księżycem. Ponoć ten kawałek to dzisiejszy Pacyfik. (Tak, serio – sprawdzali to). Brzmi dramatycznie, prawda? Niestety, do utrzymania takiej teorii potrzebny jest niewiarygodnie wysoki moment pędu Ziemi, którego po prostu nie było. To niezgodne z fizyką. Nie ta skala energii.

Najnowsze spojrzenie na sprawę

Teoria wielkiego zderzenia jest mocno dominująca, ale ciągle ewoluuje. Naukowcy dopracowują modele, uwzględniając nowe dane. Na przykład, dlaczego skład izotopowy Ziemi i Księżyca jest *aż tak* podobny, skoro Theia powinna mieć inny. Sugeruje to, że Theia musiała być bardzo podobna do Ziemi albo po zderzeniu nastąpiło kompletne wymieszanie materii, a może i ponowne odparowanie i kondensacja. To już są detale, które dopieszczamy.

Co zrobisz z tym dalej – twoja sprawa.

Najczęstsze pytania

Czy wiemy na pewno, że Księżyc powstał w wyniku zderzenia?

Żadna teoria naukowa nie jest „pewnością” w 100%, ale teoria wielkiego zderzenia jest najlepiej poparta dowodami i spójna z fizyką oraz składem chemicznym próbek z Księżyca.

Czy Theia nadal istnieje?

Nie, Theia została wchłonięta przez Ziemię i częściowo tworzy materiał, z którego powstał Księżyc; to było zderzenie, które praktycznie zniszczyło protoplanetę.

Czy inne planety mają księżyce powstałe w ten sposób?

Możliwe, że niektóre księżyce w Układzie Słonecznym, szczególnie te większe i o nietypowych orbitach, mogły powstać w podobnych procesach kolizyjnych, ale większość małych księżyców to prawdopodobnie przechwycone asteroidy.