Naprendszerünk mintegy 4567 millió évvel ezelőtt kezdett formálódni. Az ős-Napot körülvevő, por- és gázanyagban gazdag protoplanetáris korongban megjelenő apró bolygócsírák egymással történő ütközések során fokozatosan növekedtek. A Naprendszer hajnalán a még kialakulófélben lévő Földbe egy hatalmas, bolygónk jelenlegi tömegének mintegy 30%-át kitevő, nagyjából Mars-méretű égitest csapódott. A gigászi ütközés során felszabaduló energia megolvasztotta a Földet, így az olvadt anyagban a nehezebb elemek a középpont felé süllyedtek, kialakítva a nehezebb fémekben gazdag vasmagot, míg a könnyebb elemek a később megszilárduló kéregben és köpenyben dúsultak fel. Ez a kozmikus kataklizma azonban nemcsak a Föld történetének utolsó, nagy tömeggyarapodással járó eseményét jelentette. Az ütközéskor megolvasztott, elpárologtatott anyag egy része Föld körüli pályára dobódott ki, majd összeállva ebből az anyagmennyiségből alakult ki Holdunk.
A naprendszer-keletkezési elméletek legtöbbje a fenti forgatókönyvre épül, azonban az egyes események időpontjaira, illetve a közöttük eltelt időszakok hosszára nézve jelentős eltérések is lehetségesek. A jelenlegi modellek szerint a fenti ütközés mindössze 30 millió évvel a Naprendszer születése után történt meg, majd további alig 10 millió év alatt megszilárdult a Hold olvadt kérge. Ez az időskála azt is jelenti, hogy a Föld típusú kőzetbolygók összeállása bolygócsírákból közel jelenlegi méretükig igen rövid idő alatt lezajlott.
Részletkép a Holdról (Orbán Károly felvétele).
Immár több mint 40 éve rendelkezésre állnak közvetlenül a Holdról származó kőzetminták, amelyek elemzése szintén arra mutat, hogy anyagi összetételük nagy mértékben hasonlít a Föld kőzeteire. Ez teljesen érthető is a becsapódásos elmélet fényében. A bolygók gyors kialakulására alapuló modelleknek azonban ellentmondanak a holdkéreg radioizotópos kormeghatározásával kapott eredmények. Ezek szerint egyes, a holdbéli magmaóceánon fellelt ásványok nem alakulhattak ki legalább kb. 70, de esetleg akár 150 millió évnél korábban a Naprendszer keletkezését követően, ami jelentős különbséget jelent az előzőekben említett, alig 40 millió éves korral szemben. A szamárium-146 és a neodímium-142 izotópokra alapuló kormeghatározási módszerek szerint pedig a holdi magmaóceán megszilárdulása csak a Naprendszer keletkezését követő 215 millió év körül zajlott le.
Mathieu Touboul (Swiss Federal Institute of Technology, Zürich) és kutatócsoportja legfrissebb közleményük szerint megtalálták a probléma nyitját. A kormeghatározásra eddig is használt módszer azon a tényen alapszik, hogy a hafnium 182-es tömegszámú izotópja mintegy 9 millió éves felezési idővel wolfram-182-vé bomlik le. A viszonylag rövid felezési idő miatt ez a módszer a Naprendszer keletkezését követő körülbelül 60 millió évig használható. A probléma abban áll, hogy nem csak a hafnium-182, hanem egy másik radioaktív elem, a tantál-182 is wolfram-182-vé bomlik el. Bár a tantál-182 nem tartozik a Hold ősi alkotóelemei közé, a holdfelszínt érő, töltött részecskékből álló intenzív kozmikus sugárzás hatására mégis keletkezik. Az így megjelenő tantál-182 elbomlásával létrejövő wolfram-182 viszont többletként jelentkezik, és meghamisíthatja a hafnium-wolfram módszerre alapuló kormeghatározás eredményét.
A korrekciók figyelembevételével a kutatók úgy találták, hogy a Hold születését jelentő ütközés nem következhetett be a Naprendszer születését követő 50 millió éven belül, vagyis a Hold legalább 30 millió évvel később keletkezett, mint eddig gondoltuk. Tekintve, hogy a Hold kialakulása szorosan összefügg a Föld keletkezésével, ez azt is jelenti, hogy a Föld típusú kőzetbolygóknak is az eddiginél gondoltnál jóval hosszabb, legalább 50, de esetleg néhány száz millió évre volt szükségük a teljes kialakuláshoz. Ezt látszik alátámasztani az a tény is, hogy a Marsról származó meteoritokra alkalmazva az említett szamárium-neodímium kormeghatározási módszert, az eredmények szerint a marsi magmaóceánnak mintegy 60-100 millió évre volt szüksége a megszilárduláshoz. Ennélfogva a nagyobb tömegű Földön bizonyára még ennél is hosszabb ideig tartott a folyamat. A kormeghatározások további pontosításához természetesen újabb vizsgálatok szükségesek, amelyekben kulcsszerepet játszhatnak a Holdról és a Marsról hozott kőzetminták.
Források:
