Nowe analizy próbek z Apollo wskazują, że ilość wody we wnętrzu Księżyca jest porównywalna do jej zawartości w magmie górnego płaszcza Ziemi. Jest to około sto razy większa zawartość niż wskazywały poprzednie pomiary, co ma implikacje dla obecnie uznanej teorii zderzenia tłumaczącej powstanie Księżyca.

Badaniu poddano siedem drobin uwięzionych w księżycowym szkle wulkanicznym powstałym w erupcji sprzed 3,6 miliarda lat. Drobiny te różnią się od typowych próbek, ponieważ są niezwykle małe i całkowicie zamknięte w litych kryształkach. Mając średnicę 30 mikrometrów są cieńsze od ludzkiego włosa.

Przewodzący badaniom Erik Hauri z Carnegie Institute for Science's tłumaczy, że podczas erupcji cała woda ucieka w formie pary wodnej, ponieważ woda wrze w znacznie niższej temperaturze niż topi się magma. Natomiast woda z próbek uwięzionych w kryształach (zwykle oliwinach) nie może wyparować w erupcji, dzięki czemu możemy zmierzyć jej zawartość przy pomocy instrumentu zwanego NanoSIMS. Hauri i współpracownicy wykazali, że zawartość wody jest sto razy większa niż opublikowali w 2008 roku.

Stwierdzona poprzednio niska zawartość wody była silnym potwierdzeniem teorii wielkiego uderzenia, w której obiekt wielkości Marsa zderza się z Ziemią na skutek czego woda odparowuje z gruzu ostatecznie formującego Księżyc. Jednakże inne przesłanki, takie jak moment pędu układu Ziemia-Księżyc, istnienie oceanu magmy na Księżycu podczas jego formowania się oraz prawdopodobieństwo kolizji w modelach tworzenia planet, niemalże wskazują na konieczność wielkiego zderzenia w przeszłości.

Czy w teorii wielkiego zderzenia jest miejsce na tak dużą zawartość wody na Księżycu?

Jednak, jak mówi Hauri, teoria wielkiego zderzenia nie przewiduje tak dużej zawartości wody, ponieważ stopiony materiał skalny krążący po zderzeniu wokół Ziemi uległby całkowitemu odwodnieniu. Aby tę rozbieżność wyjaśnić Hauri podsuwa dwa rozwiązania. Pierwsze zakłada, że przeszacowujemy energię wyzwoloną w zderzeniu i że do nowo powstałego Księżyca został włączony niestopiony fragment Ziemi, co nawet potwierdzałby fakt dużej zawartości siarki, fluorków i chlorków na Księżycu (podobnej jak na Ziemi). Drugie rozwiązanie zakłada, że energia zderzenia jest niedoszacowana. W tym wypadku materiał wyrzucony podczas zderzenia byłby tak gorący, że topiąc się utworzyłby gęstą atmosferę z krzemianowych oparów otaczającą Ziemię i proto-Księżyc. Atmosfera ta mogłaby być wystarczająco gęsta by uwięzić wodę i utrzymać się wystarczająco długo by pozwolić na wymieszanie się pary wodnej i innych substancji między Ziemią a Księżycem.

Mimo tych niejasności Hauri uważa, że nowe wnioski mogą przynajmniej wykluczyć decydujący udział bogatych w wodę komet w tworzeniu się ziemskich oceanów i atmosfery. Gdyby takie komety uderzyły w Ziemię, uderzyłyby także w Księżyc. Ze względu na większą średnicę oraz grawitację, Ziemia przejęłaby 20 do 40 razy więcej materii niż Księżyc, w wyniku czego powinniśmy obserwować 20 do 40 razy mniej wody na Księżycu niż na Ziemi, a nie taką samą ilość, jak pokazują najnowsze badania.

Próbki zawierające takie właśnie drobiny z uwięzioną wodą, są pozostałościami po aktywności wulkanicznej zlokalizowanymi na Marsie, Wenus i Io, a obecnie znajdowanymi także na Merkurym przez sondę MESSENGER. Według Hauriego badanie tego rodzaju próbek to jedyny sposób, aby dokładnie ocenić ile wody może znajdować się we wnętrzach planet oraz jej ilość dostępną do utworzenia atmosfer, oceanów i zmarzlin. Woda odkrywa kluczową rolę w określeniu ruchów tektonicznych na powierzchni planet, punktu topnienia wnętrz planetarnych, oraz lokalizacji i charakteru aktywności wulkanicznej. Trudno wyobrazić sobie próbki ważniejszego rodzaju. Ich gromadzenie powinno być priorytetem w przyszłych misjach planetarnych.

Autor

Leszek Błaszczyk