Kuun synty

Kuun synty tapahtui nykynäkemyksen mukaan luultavimmin siten, että Marsin kokoinen planeetta, Theia, 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.

Ennen törmäystä

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 protoplaneetta Theia törmäsi viistosti nykyistä pienempään alku-Maahan, ja tällöin Maasta irtosi ainesta Kuun muodostumiseen. Näihin aikoihin Aurinkokunta lienee ollut alle 200 miljoonan vuoden ikäinen 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 niin sanotulla 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 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

Törmäyksessä vapautui räjähdysmäisen nopeasti miljoona miljardia TNT-megatonnia vastaava energia. 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. Eräässä tietokonemallinnoksessa törmääjän ydin kimposi Maasta Maan kiertoradalle, mutta putosi takaisin ja silloin toinen törmäys saattoi muovata Maan hetkeksi käsipainon muotoiseksi.
Kuumaa törmäysjätettä lensi kaasuna Maasta ulos. Puolet alku-Maan massasta hävisi, 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

Maata kiertävä siitä irronnut massa asettui nopeasti kaasuosasten keskinäisissä törmäyksissä renkaan muotoon. Aineen lämpötila olisi ollut alussa yli 4 000 astetta alle 8 maan säteen päässä Maasta. Kuuman kaasun jäähtyessä renkaaseen ilmestyi hitusia hieman samaan tapaan kuin rakeita ukkospilveen. Hituset alkoivat keskinäisissä törmäyksissä kasvaa suuremmiksi. Kuun synty vei alle 10 vuotta, eräiden mallien mukaan kuukauden. Kuu syntyi kiekon ulkoreunalla noin 20 000 kilometrin päässä Maasta. Eräiden simulaatioiden mukaan Kuu syntyi spiraalihaaroista. Maan vetovoima esti suurten kappaleiden synnyn lähellä alueella joka oli Rochen rajan sisällä.

Ratakallistuman synty

Monien laskelmien mukaan syntyi ensin kaksi kuuta, jotka törmäsivät toisiinsa tai toinen törmäsi Maahan, niin että jäi vain yksi kuu. Kuun rata kallistui kuuhun kertymättömän törmäysjätteen vetovoiman vaikutuksesta 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. Kuun rata vaihteli ja muuttui eräässä vaiheessa hyvin kapeaksi ellipsiksi rataresonansseissa. Kun Kuun rata oli hyvin kapea ellipsi, vuorovesivoimat kykenivät sulattamaan Kuun.
Synnyttyään Kuu oli sulaa laavaa. Se alkoi etääntyä Maasta vuorovesivoimien takia. 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.

Monia törmäyksiä?

Israelilainen tutkijakolmikko väittää, että Kuun synnyttivät yhden ison törmäyksen sijasta useat pienemmät törmäykset. Teorian mukaan Maalla oli alussa jopa kymmeniä kuita. Monen törmääjän teoria selittää sen, ettei Kuun ja Maan kosotumuksissa näy yhden ison törmäyksen synnyttämiä kemiallisia jälkiä. Silti teorialla ei ole laajaa kannatusta.

Törmäysteorian ongelmia

Törmäysteoriaa vastustavien mukaan teoria ei selitä Kuun nykyistä koostumusta. Kuussa on rautaoksidia FeO vähemmän kuin Marsissa, enemmän kuin Maassa. Tämän mukaan suurin osa Kuun vaipasta ei olisi lähtöisin Maasta. Kuusta puuttuu raskaita siderofiileiksi sanottuja alkuaineita, joita on runsaasti Maan vaipassa. 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.
Teorian kanssa näyttää olevan ristiriidassa Kuusta löydetty vesi, jonka olisi pitänyt haihtua törmäyksessä. Myöskään muiden haihtuvien aineiden pitoisuuksien suhteet eivät sovi törmäysteoriaan.
Tuoreen yhdysvaltalaistutkimuksen mukaan Kuun titaani-isotooppien suhde on sama kuin Maan vaipassa. Näin ollen Maahan törmänneen kappaleen on täytynyt olla kaksi kertaa luultua suurempi, jotta se olisi voinut muuttaa myös maan isotooppirakennetta.