Маленькие различия в сегрегации изотопов калия между Землёй и Луной были скрыты ниже пределов обнаружения аналитических способов до недавнего времени. Но в 2015, Университет Вашингтона в Сент-Луисе geochemist Кун Ван, тогда Происхождение Гарварда Пожизненного постдокторанта Приза Инициативы, и Стайна Джэйкобсена, учителя геохимии в Гарвардском университете, развивало технику для анализа этих изотопов, каковые смогут поразить точность на порядок лучше, чем лучший прошлый способ.Ван и Джэйкобсен сейчас информируют об изотопических различиях между лунными и земными горами, каковые воображают первые экспериментальные свидетельства, каковые смогут различить между двумя ведущими моделями для происхождения Луны.
В одной модели низкоэнергетическое действие оставляет Луну и первичную Землю покрытыми воздухом силиката; в другом намного более сильное действие выпаривает большую часть и молотковую дробилку первичной Почвы, расширяясь, дабы организовать громадный супержидкий диск, из которого Луна в конечном итоге кристаллизует.Изотопическое изучение, которое поддерживает высокоэнергетическую модель, размещено в прогрессе выпуск онлайн сентября 12 2016 Природы. «Отечественные результаты воображают первые веские свидетельства, что действие вправду (по большей части) выпаривало Почву», сообщили Ван, доцент в Планетарные Науки и Земля в Искусствах & Науки.
Изотопический кризисВ середине 1970-х две группы астрофизиков независимо внесли предложение, дабы Луна была организована пасущимся столкновением между первичной размера Землёй и телом Марса.
Огромная догадка действия, которая растолковывает большое количество наблюдений, таких как громадный размер Луны относительно Земли и темпов Луны и вращения Земли, в конечном итоге стала ведущей догадкой для происхождения Луны.В 2001, но, команда ученых сказала, что изотопические составы множества элементов в земных и лунных горах практически аналогичны. Изучения образцов, возвращенных из миссий Аполлона в 1970-х, продемонстрировали, что у Луны имеется то же самое изобилие трех стабильных изотопов кислорода как Почва.Это было весьма необычно.
Числовые моделирования действия предсказали, что большинство материала (60-80 процентов), каковые соединились в Луну, прибыла из молотковой дробилки, а не из Почвы. Но у планетарных тел, каковые формировались в разных частях нашей системы в большинстве случаев, имеется разные изотопические составы, столь отличающиеся, что изотопические автографы являются «отпечатками пальцев» для планет и метеоритов от того же самого тела.Возможность, что у молотковой дробилки легко, выяснилось, была та же самая изотопическая подпись как Почва, была весьма маленькой.Так, у огромной догадки действия была главная неприятность.
Это имело возможность соответствовать многим физическим чертям Лунной Почвой совокупности, но не их геохимии. Изотопические изучения состава создали «изотопический кризис» для догадки.Сперва, ученые пологали, что более правильные измерения имели возможность бы дать добро кризис.
Но более правильные измерения кислородных изотопов, изданных в 2016 лишь, подтвердили, что изотопические составы не различимы. «Это самые правильные измерения, каковые мы можем сделать, и они все еще аналогичны», сообщил Ван.Удар, слизняк либо бить?
«Так, люди решили поменять огромную догадку действия», сообщил Ван. «Цель была в том, чтобы отыскать метод сделать Луну в основном из Почвы, а не в основном из молотковой дробилки. Имеется большое количество новых моделей – все пробуют придумать один – но два весьма воздействовали».В уникальной огромной модели действия действие расплавило часть Почвы и всей молотковой дробилки, кинув часть того, дабы плавить внешний, как глина от колеса гончара.
Модель, предложенная в 2007, додаёт воздух пара силиката около лунного диска и Земли (диск магмы, что есть остатком молотковой дробилки). Мысль пребывает в том, что пар силиката разрешает обмен между Почвой, паром и материалом в диске, перед тем как Луна уплотнит от расплавленного диска.
«Они пробуют растолковать изотопические неспециализированные черты добавлением данной атмосферы», сообщил Ван, «но они все еще начинают с низкоэнергетического действия как уникальная модель».Но обмен материала через воздух вправду медленный, сообщил Ван.
У Вас ни при каких обстоятельствах не было бы достаточного количества времени для материала, дабы смешаться всецело, перед тем как это начало отступать к Почва.Так, вторая модель, предложенная в 2015, предполагает, что действие было очень сильно, так очень сильно, что мантия Земли и молотковая дробилка, выпаренная и смешанная совместно, дабы организовать плотное, плавят/пар воздух мантии, которая расширилась, дабы заполнить пространство, больше чем в 500 раза больше, чем сегодняшняя Почва.
Потому, что эта воздух охладилась, Луна, сжатая от него.Полное смешивание данной атмосферы растолковывает Луны и изотопа идентичный состав Земли, сообщил Ван. Воздух мантии была «сверхкритической жидкостью» без хороших жидких и газовых фаз.
Сверхкритические жидкости смогут течь через жёсткие частицы как газ и расторгнуть материалы как жидкость.Из-за чего калий решающийБумага Природы информирует о калии высокой точности изотопические эти для репрезентативной пробы лунных и земных скал.
У калия имеется три стабильных изотопа, но лишь два из них, калий 41 и калий 39, достаточно в изобилии, дабы быть измеренными с достаточной точностью для этого изучения.Ван и Джэйкобсен изучили семь лунных горных образцов от разных лунных миссий и сравнили их отношения изотопа калия с теми из восьми земных горных представителей мантии Почвы.
Они нашли, что лунные скалы были обогащены примерно 0,4 частями за тысячу в более тяжелом изотопе калия, калия 41.Единственный высокотемпературный процесс, что имел возможность отделить изотопы калия так, заявил, что Ван, неполное уплотнение калия от фазы пара на протяжении формирования Луны. Если сравнивать с тем, чем более легкий изотоп, тем более тяжелый изотоп предпочтительно упал бы из пара и уплотнил бы.
Вычисления показывают, но, что, если бы данный процесс случился в полном вакууме, он привел бы к обогащению тяжелых изотопов калия в лунных примерах примерно 100 частей за тысячу, намного выше, чем цена, которую нашли Ван и Джэйкобсен. Но более большое давление подавило бы разбивку, сообщил Ван. Исходя из этого он и его сотрудник предвещают Луну, сжатую в давлении больше чем 10 баров, либо приблизительно 10 раз атмосферном давлении уровня моря на Земле.Их открытие, что лунные скалы обогащены в более тяжелом изотопе калия, не одобряет модель воздуха силиката, которая предвещает, что лунные скалы будут содержать меньше более тяжелого изотопа, чем земные скалы, противоположность того, что нашли ученые.
Вместо этого это поддерживает модель воздуха мантии, которая предвещает, что лунные скалы будут содержать больше более тяжелого изотопа, чем земные скалы.Негромкий в течение миллиардов лет, изотопы калия наконец получили дар речи, и у них имеется настоящий рассказ, дабы сообщить.