Kuun synty

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Kuu syntyi luultavasti Marsin kokoisen varhaisen planeetan törmättyä Maahan. Törmäysjäte jäi kiertämään Maata, ja siitä kasautui Kuu.

Kuun synty tapahtui nykynäkemyksen mukaan luultavimmin siten, että Marsin kokoinen planeetta törmäsi alku-Maahan, Törmäyksen tuloksena alku-Maan kiertoradalle lensi ainetta, josta syntyi aikaa myöten kasautumalla Kuu. Kuun tarkkaa syntyperää ei silti vieläkään osata varmasti sanoa. Aiemmin Kuun oletettiin syntyneen erikseen ja Maan siepanneen Kuun, jonkin prosessin tuottaneen alusta asti Maan ja Kuun toisiaan kiertämään tai Maan jakautuneen itsestään kahtia.

Kiistely Kuun synnystä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kuun uskotaan syntyneen erillisenä taivaankappaleena noin 4,6 miljardia vuotta sitten jolloin aurinkokunta syntyi. Tarkkaa selitystä Kuun synnystä ei kuitenkaan tiedetä. Nykynäkemyksen mukaan Kuu olisi syntynyt alle 200 miljoonaa vuotta muun Aurinkokunnan synnyn jälkeen.

Kuun syntyä koetettiin ennen kuulentoja selittää seuraavin tavoin

  • Fissioteoria: Maa pyöri nopeasti, jolloin keskipakoisvoima johti sen jakautumiseen kahdeksi kappaleeksi. Maan pyörimisen olisi tällöin täytynyt olla erittäin nopeaa[1].
  • Sieppausteoria: Maa sieppasi Aurinkoa kiertäneen Kuun itselleen[2].
  • Kaksoisplaneettateoria: Kuu on kiertänyt maata alusta asti[2]. Kuu muodostui Maata ympäröineestä ainekiekosta[3].

Fissioteoriaa tukee se, että Maan ja Kuun vaippojen tiheydet ovat suurin piirtein samoja[4]. Muutoin teoria on fysikaalisesti mahdoton ja vaatii ulkopuolista voimaa jakautumisen aiheuttamiseksi[5]. Kaksoisplaneettateoria ei selitä Maan ja Kuun liike-energioiden jakaumaa[5] eikä niiden tiheyseroja[3]. Niin ikään sieppausteoria on puutteellinen, sillä se ei selitä Kuun nykyistä rataa. Lisäksi Kuun ja Maan happi-isotooppit ovat keskenään liian samanlaisia[5]. Kuun kaltaisen ison taivaankappaleen sieppaus on Maan kokoiselle kappaleelle vaikeaa[6].

70-luvulta alkaen tutkijat ovat kehitelleet törmäysteorian, jonka mukaan aurinkokunnan synnyn niin sanotussa oligarkkivaiheessa Maahan törmäsi Marsin kokoinen pikkuplaneetta, joka lennätti valtavan kivipilven tai möykyn avaruuteen. Tästä muotoutui Kuu. Törmäysteoriaa alettiin kehitellä, kun kuulennoilta oli saatu kuun kivinäytteitä joita tutkimalla voitiin tehdä päätelmiä Kuun mahdollisesta syntytavasta.

1975 William Hartmann ja Donald Davis esittivät törmäysteorian, ja heistä riippumatta oman versionsa toivat esille 1976 Alfred Cameron ja William Ward[5][7]. Uusi syntyteoria alkoi lyödä itsensä läpi vasta vuonna 1984 pidetyn astronomien kokouksen jälkeen[4]. Cameron, Benz ja Slattery simuloivat suurtörmäystä ensi kertaa Los Alamosin ydinlaboratorion Cray-supertietokoneella[5].

Moni asia tukee väitettä, että kuu olisi syntynyt planeettatörmäyksessä[8]. Törmäysteoriaan viittaa se että Maan ja Kuun alkuaineiden isotooppikoostumukset ovat samoja ja se että Kuun aines on kevyempää kuin Maan[9]. Kuussa on niukalti haihtuvia aineita[10]., mikä selittyy sillä että suurtörmäyksen lämpö haihdutti ne pois. Kuun aines on Maan ainesta keskimäärin kevyempää, koska on lähtöisin alku-Maan suhteellisen kevyestä vaipasta[11]. Yleisimmin mainittu törmäysteorian rasite on, ettei se suoraan selitä rautapitoisten mineraalien puuttumista Kuussa. Tältäkään osin törmäysteoria ei ole kuitenkaan täydessä ristiriidassa Kuun havaitun raudan vähyyden kanssa.[8].

Viime aikoina kaksi tutkijaa Rob de Meijer ja Wim van Westener ovat väittäneet, että Kuu olisi syntynyt maan sisäisen uraani- ja toriumräjähdyksen sinkoamasta aineesta. Tutkijoiden valtavirta ei tätä ajatusta kannata[12].

Ennen törmäystä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kuu syntyi, kun miltei Maan radalla liikkunut planeetta Theia törmäsi alku-Maahan.
Maahan törmänneen alkuplaneetan Theian liike ennen törmäystä miltei Maan radalla.
Suuri törmäys.

Kuun syntytapahtumaa on mallinnettu tietokonelaskuilla. Tutkijat ovat kokeilleet monenlaisia massoja ja törmäyskulmia. Niiden mukaan esimerkiksi törmäys kohtisuoraan ei olisi synnyttänyt kuuta, kuten ei myöskään kahden saman massaisen kappaleen törmäys. Törmäysteoriassa miltei Maan radalla liikkunut suunnilleen Marsin kokoinen[13] protoplaneetta Theia törmäsi viistosti nykyistä pienempään alku-Maahan, ja tällöin Maasta irtosi ainesta Kuun muodostumiseen.[14][15][16][17]. Näihin aikoihin Aurinkokunta lienee ollut alle 200 miljoonan vuoden ikäinen[18][19] ja nykyisten planeettojen alkioiden seassa vaelteli pienempiä planeetta-alkioita eli protoplaneettoja. Tuolloin elettiin oligarkkivaihetta, joissa planeettojen muodostumiseen liittyvät suurimpien kappaleiden törmäykset olivat jo suhteellisen harvinaisia.

Alkujaan maahan törmännyt Theia olisi liikkunut Maan radalla ns. hevosenkenkäradalla, joka olisi alkanut heilua planeettojen ratojen vaikutuksesta käyden yhä lähempänä Maata, kunnes törmäsi siihen. Maan massa olisi ollut silloin puolet tai kolmasosa nykyisestä massasta[20] ja Theia olisi törmännyt Maahan hyvin viistosti.

Törmäysteoria tekee Kuun synnyn Maan tyyppiselle planeetalle harvinaiseksi, sillä se vaatii sopivan nopeuden, tulokulman ja törmäävien kappaleiden massan. Merkuriuksella, Marsilla ja Venuksella ei olekaan vastaavan kokoisia kuita kuin Maalla.

Törmäys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Törmäyksessä vapautui räjähdysmäisen nopeasti miljoona miljardia TNT-megatonnia vastaava energia[21]. Valtavassa mullistuksessa maankuori repesi, Maan vaippa muovautui uudestaan ja valtava törmäysenergia kuumensi kiveä silikaattihöyrykaasukehäksi Maalle, jonka muoto muutteli rajusti törmäykseen liittyvässä rajussa mylläkässä. Törmääjän rautaydin sulautui Maan rautaytimeen[22]. Eräässä tietokonemallinnoksessa törmääjän ydin kimposi Maasta Maan kiertoradalle, mutta putosi takaisin[23] ja silloin toinen törmäys saattoi muovata Maan hetkeksi käsipainon muotoiseksi[23].

Kuumaa törmäysjätettä lensi kaasuna Maasta ulos. Puolet alku-Maan massasta hävisi[23] kun törmäys heitti Maasta massaa noin kaksi kertaa enemmän kuin Kuussa on nyt. Osa jätteestä karkasi maan vetovoimakentästä, osa satoi Maan pinnalle. Osa jäi kiertämään Maata.

Kaasurengas[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Maata kiertävä siitä irronnut massa asettui nopeasti kaasuosasten keskinäisissä törmäyksissä renkaan muotoon[24]. Aineen lämpötila olisi ollut alussa yli 4000 astetta alle 8 maan säteen päässä Maasta[23]. Kuuman kaasun jäähtyessä renkaaseen ilmestyi hitusia hieman samaan tapaan kuin rakeita ukkospilveen. Hituset alkoivat keskinäisissä törmäyksissä kasvaa suuremmiksi[25]. Kuun synty vei alle 10 vuotta[20], eräiden mallien mukaan kuukauden[3]. Kuu syntyi kiekon ulkoreunalla noin 20 000 km:n päässä Maasta. Eräiden simulaatioiden mukaan Kuu syntyi spiraalihaaroista[3]. Maan vetovoima esti suurten kappaleiden synnyn lähellä[26] alueella joka oli Rochen rajan sisällä.

Ratakallistuman synty[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Monien laskelmien mukaan syntyi ensin kaksi kuuta, jotka törmäsivät toisiinsa tai toinen törmäsi maahan[11], niin että vain yksi kuu jäi. Kuun rata kallistui kuuhun kertymättömän törmäysjätteen vetovoiman vaikutuksesta[27] kun Maata kiertävään renkaaseen syntyi Kuun vetovoiman vaikutuksesta tiheysaalto, jonka vetovoima kallistutti alku-Kuun rataa. Tiheysaalloista myös syntyi pienempiä kuita, jotka imeytyivät syntyvään alku-Kuuhun[28]. Kuun rata vaihteli ja muuttui eräässä vaiheessa hyvin kapeaksi ellipsiksi rataresonansseissa. Kun Kuun rata oli hyvin kapea ellipsi, vuorovesivoimat kykenivät sulattamaan Kuun[29].

Synnyttyään Kuu oli sulaa laavaa[20]. Se alkoi etääntyä Maasta vuorovesivoimien takia[11]. Kun Kuu oli muodostunut, sen uloimmat kerrokset satojen kilometrien syvyydessä sulivat ja keveimmät aineet nousivat pinnalle. Tämän jälkeen pinta jäähtyi ja siihen muodostui kiinteä kuori.

Kuun myöhempi historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

700 miljoonan ensimmäisen vuoden aikana Kuu oli voimakkaan meteoriittisateen kohteena. Kuuhun osui halkaisijaltaan noin 100 km:n kokoisia asteroideja. Tämän pommituksen johdosta Kuun pinnalle syntyivät kuopat eli ”meret” (lat. mare). Erään näkemyksen mukaan Maalla olisi ollut toinen, alkukuuta paljon pienempi kuu Lagrangen pisteessä. Tämä kuu olisi luiskahtanut pois L4-pisteestä ja törmännyt alkukuuhun ja synnyttänyt Kuun kaksi erilaista pallonpuoliskoa[30]. Noin 3,9 miljardia vuotta sitten Kuun elämässä oli rauhallisempi kausi. Törmäyksissä syntyneisiin kuoppiin alkoi syvemmältä Kuun sisästä tihkua sulaa basalttia. Noin 3 miljardia vuotta sitten kiertolainen oli saavuttanut tasapainoaseman ja meret olivat täyttyneet ja jähmettyneet[31]. Tämän jälkeen Kuussa ei ole tapahtunut suuria muutoksia lukuun ottamatta meteoriittien synnyttämiä kraattereita.

Nykyisin Kuu on noin 384 400 kilometrin päässä Maasta ja mittausten mukaan se loittonee joka vuosi noin 3,2 cm.lähde? Pieni osa Maan pyörimisliikkeestä siirtyy vetovoimavaikutuksesta Kuun rataan, minkä seurauksena kiertolainen on vuosi vuodelta kauempana emoplaneetastaan. Mitä kauemmas Kuun rata karkaa, sitä heikommaksi vuorovesi-ilmiö käy Maan pinnalla (katso myös vuorovesilukkiutuminen). Toistaiseksi Kuu on kuitenkin niin lähellä kiertämäänsä planeettaa, että menee vielä pitkään ennen kuin sen loittoneminen alkaa vaikuttaa merkittävästi olosuhteisiin Maassa. Kuu on vetovoimallaan vakauttanut Maan akselin kallistumaa, joka ilman Kuuta sattaisi vaihdella jopa 60 astetta[32].

Törmäysteorian ongelmia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Törmäysteoria ei selitä Kuun nykyistä koostumusta. Kuussa on rautaoksidia FeO vähemmän kuin Marsissa, enemmän kuin Maassa[33]. Tämän mukaan suurin osa Kuun vaipasta ei olisi lähtöisin Maasta. Kuusta puuttuu raskaita siderofiileiksi sanottuja alkuaineita joita on runsaasti maan vaipassa[34]. Toisaalta Kuusta haettujen kivien happi-isotooppisuhteet ovat samoja kuin Maassa. Koska törmäysteorian mukaan Maahan törmänneen Theian ainetta pitäisi olla Kuussa, kuun happi-isotooppikoostumuksen tulisi erota Maan happi-isotooppikoostumuksesta[35][36].

Teorian kanssa näyttää olevan ristiriidassa Kuusta löydetty vesi, jonka olisi pitänyt haihtua törmäyksessä[37]. Myöskään muiden haihtuvien aineiden pitoisuuksien suhteet eivät sovi törmäysteoriaan[38].

Tuoreen yhdysvaltalaistutkimuksen mukaan Kuun titaani-isotooppien suhde on sama kuin Maan manttelissa. Näin ollen maahan törmänneen kappaleen on täytynyt olla kaksi kertaa luultua suurempi, jotta se olisi voinut muuttaa myös maan isotooppirakennetta. [39]

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Kuun synty.

Kirjallisuutta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Juhani Westman, Vanha ja uusi Kuu, Ursa 1995

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Kuun elämänkerta, David Whitehouse, WSOY 2004, WS Bookwell Oy Juva 2004, ISBN 951-0-28401-7, alkuteos The Moon 2001, suomentaneet Risto Varteva ja Markus Hotakainen

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Whitehouse 2004, s 270
  2. a b Whitehouse 2004, s 271
  3. a b c d Tähtinen 2009, s 108
  4. a b Kuun syntyteoriat Oulun yliopisto Astronomy Planetology
  5. a b c d e Westman 1995, s 163
  6. Tähtinen 2009, Universumi tietokoneessa, s 108
  7. Whitehouse 2004, s 284
  8. a b Westman 1995, s 164
  9. StarChild Question of the Month for October 2001
  10. Whitehouse 2004, s 273,
  11. a b c Whitehouse 2004, s 283
  12. GEO-lehti marras-joulukuu 2010, GEO 11-12/2010, www.geo-lehti.fi, s 17
  13. CLOE
  14. The Origin of the moon Page design by Gregg Herres and William K. Hartmann
  15. ORIGIN OF THE MOON H. Jay Melosh
  16. The ORIGIN of the MOON Roberto Bugiolacchi.
  17. Formation of the Moon Rob's Astrophotography
  18. 24 Hours of Chaos: The Day The Moon Was Made By Robert Roy Britt, space.com, posted: 02:00 pm ET 15 August 2001
  19. Maa ja Kuu saattoivat syntyä luultua myöhemmin 10.06.2010 Sakari Nummila Tähdet ja avaruus
  20. a b c Whitehouse 2004, s 282
  21. Whitehouse 2004, s 280
  22. Lecture 12: The Moon and Mercury
  23. a b c d Whitehouse 2004, s 281
  24. Tähtinen 2009, s. 109
  25. The Origin of the Moon: The Movie Kokubo
  26. Whitehouse 2004, s 288
  27. Whitehouse 2004, s 287, 288
  28. Whitehouse 2004, s 29
  29. Whitehouse 2004, s 289
  30. Tähdet ja Avaruus 6/2011, "Maalla oli kaksi kuuta", s 21
  31. Westman 1995, s 165
  32. Whitehouse 2004, s 290
  33. The Bulk Composition of the Moon Taylor, Stuart R. (1997)
  34. Origin of the Earth-Moon System Galimov, E. M.; Krivtsov, A. M. (December 2005). "Origin of the Earth-Moon System". Journal of Earth Systems Science 114 (6): 593–600. doi:10.1007/BF02715942.]
  35. Oxygen Isotopes Give Clues to the Formation of Planets, Moons, and Asteroids Scott, Edward R. D. (December 3, 2001). "Oxygen Isotopes Give Clues to the Formation of Planets, Moons, and Asteroids". Planetary Science Research Discoveries (PSRD). http://www.psrd.hawaii.edu/Dec01/Oisotopes.html. Retrieved 2010-03-19.
  36. PDF copy of Geoscientist 19.9 September 2009.pdf "Moonwalk". Geological Society of London. September 2009. http://www.geolsoc.org.uk/webdav/site/GSL/shared/pdfs/Geoscientist/Download%20PDF%20copy%20of%20Geoscientist%2019.9%20September%202009.pdf. Retrieved 2010-03-01
  37. Volatile content of lunar volcanic glasses and the presence of water in the Moon’s interior Saal, Alberto E.; et al. (July 10, 2008)). "Volatile content of lunar volcanic glasses and the presence of water in the Moon's interior". Nature 454 (7201): 192–195. doi:10.1038/nature07047. PMID 18615079. http://www.nature.com/nature/journal/v454/n7201/abs/nature07047.html. Retrieved 2010-01-30.
  38. TESTS OF THE GIANT IMPACT HYPOTHESIS. Jones, J. H. (1998). "Tests of the Giant Impact Hypothesis". Lunar and Planetary Science, Origin of the Earth and Moon Conference. http://www.lpi.usra.edu/meetings/origin98/pdf/4045.pdf.
  39. [[[1]] Uusi tutkimus kyseenalaistaa kuun alkuperän] YLE Uutiset. Viitattu 26.4.2012.