Oorsprong van die Maan

Die oorsprong van die Maan word gewoonlik verduidelik aan die hand van 'n liggaam omtrent so groot soos Mars wat die Aarde getref en 'n puinskyf gevorm het wat eindelik een natuurlike satelliet, die Maan, geword het. Daar is egter 'n paar variasies op die reusebotsingshipotese, sowel as alternatiewe verduidelikings, en navorsing duur voort om uit te vind presies hoe die Maan gevorm het. Ander voorgestelde scenarios sluit in 'n liggaam wat deur die Aarde aangetrek is, die hipotese dat hulle saam gevorm het, botsings deur planetesimale en ander botsingsteorieë.Theories of Formation for the Moon

Die standaardhipotese, die reusebotsingshipotese, stel voor 'n Marsgrootteliggaam met die naam Theia het teen die Aarde gebots en 'n groot puinskyf gevorm wat toe saamgesmelt het om die Maan te vorm. Dié botsing het gelei tot die Aarde se draaias wat teen 23,5° oorgehel is en die seisoene veroorsaak. 

Dit lyk of die Maan se suurstofisotoopverhoudings presies dieselfde as die Aarde s'n is. Dié verhoudings, wat baie presies gemeet kan word, is uniek vir elke liggaam van die Sonnestelsel. As Theia 'n aparte protoplaneet was, sou dit en die uitgewerpte materiaal moontlik ander suurstofisotoopverhoudings as die Aarde gehad het. 

Ook is die Maan se titaanisotoopverhoudings (50Ti / 47Ti) so naby aan die Aarde s'n (minder as 4 dele per miljoen) dat geen of baie min van die botsende liggaam se materiaal deel van die Maan kon geword het.

Vorming


Volgens sommige teorieë het die proto-Aarde geen groot mane gehad in die vroeë ontwikkeling van die Sonnestelsel nie. Die Aarde het 4,425 miljard jaar gelede basies uit rots en lawa bestaan. Theia, 'n vroeëre protoplaneet wat omtrent so groot soos Mars was, het die Aarde op so 'n manier getref dat dit 'n aansienlike hoeveelheid materiaal van die Aarde af weggeskiet het. Van die materiaal het in die ruimte ontsnap, maar die res het in 'n wentelmaan om die Aarde gegaan en die Maan geskep.

Die hipotese vereis 'n botsing van 'n proto-Aarde wat omtrent 90% van die deursnee van die huidge Aarde is, en nog 'n voorwerp met die deursnee van Mars (die helfte van die Aarde se deursnee en 'n tiende van sy massa). Laasgenoemde word soms genoem Theia, die naam van die moeder van Selene, die maangodin in die Griekse mitologie. Dié grootteverhouding is nodig vir die stelsel wat ontstaan het, om genoeg hoekmomentum te hê om met die huidge wentelkonfigurasie ooreen te stem. So 'n botsing sou genoeg materiaal in 'n wentelbaan om die Aarde geskiet het om die Maan te vorm.

Die Maan se relatief klein ysterkern (in vergelyking met dié van ander aardplanete en mane in die Sonnestelsel) is omdat Theia se kern in die Aarde in geskiet is. Die gebrek aan vlugtige stowwe in die maanmonsters word ook verduidelik deur die energie van die botsing. 

Die nuut gevormde Maan se wentelafstand was omtrent 'n tiende van vandag s'n, en dit het metteryd verder wag beweeg. Op sy pad weg het die Maan in 'n sinchroniese wentelbaan gegaan, sodat net sy een kant altyd na die Aarde wys. Die Maan sou ook gebots het met enige natuurlike satelliete van die Aarde wat toe bestaan het en hulle geïnkorporeer het. Hulle sou die Aarde se samestelling, insluitende isotoopverhoudings, gedeel het. Die geologie van die Maan is sedertdien onafhankliker van die Aarde s'n.

Studie van 2023
Op 1 November 2023 het wetenskaplikes berig oorblyfsels van die protoplaneet Theia kan nog in die Aarde wees nadat dit teen die Aarde gebots het.

Afleidings van die hipotese 
Alhoewel die reusebotsingshipotese baie aspekte van die Aarde–Maan-stelsel verklaar, is daar steeds 'n paar onopgeloste probleme, soos dat die Maan se vlugtige stowwe nie so uitgeput is as wat verwag sou word van so 'n energieke impak nie.

Nog 'n kwessie is die vergelyking van isotope tussen die Maan en die Aarde. In 2001 is die mees presiese meting tot dusver van die isotopiese verhoudings van maanrotse gepubliseer. Verrassend genoeg het die Apollo-maanmonsters 'n isotopiese verhouding getoon wat identies is aan dié van aardrots, maar anders as dié van ander hemelliggame in die Sonnestelsel. Omdat die meeste van die materiaal wat in 'n wentelbaan beland het om die Maan te vorm, vermoedelik van Theia gekom het, was hierdie waarneming onverwags. In 2007 het navorsers van Caltech getoon die waarskynlikheid dat Theia 'n identiese isotopiese verhouding as die Aarde sou hê, is baie klein (minder as 1 persent). 

'n Ontleding van titaanisotope in Apollo-maanmonsters, gepubliseer in 2012, het getoon die Maan het dieselfde samestelling as die Aarde, wat in stryd is met die idee dat die Maan ver van die Aarde se wentelbaan af gevorm het.

Om dié probleem te help oplos het 'n teorie wat in 2012 gepubliseer is, voorgestel twee liggame (elk vyf keer so groot soos Mars) het gebots en toe weer gebots om 'n groot puinskyf te vorm waaruit die Aarde en Maan ontstaan het.

Onmiddellike ontstaan van die Maan ná 'n botsing
links|thumb|'n Simulasie van die vorming van die Maan deur 'n reusebotsings.

Die Maan word tradisioneel beskou as gevorm uit die puin wat uitgeskiet is deur 'n reusebotsing teen die vroeë Aarde. Sulke modelle sukkel egter om die soortgelyke isotopiese samestelling van aard- en maanrotse te verduidelik, terwyl hulle terselfdertyd die stelsel se hoekmomentum in ag neem. Oor die besonderhede van moontlike botsingscenario’s word steeds hewig gedebatteer. 'n Studie wat in 2022 gepubliseer is, het bevind reusebotsings kan onmiddellik 'n satelliet met 'n massa en ysterinhoud soortgelyk aan dié van die Maan in 'n wentelbaan ver buite die Aarde se Rochelimiet plaas. Selfs satelliete wat aanvanklik binne die Rochelimiet beweeg, kan betroubaar en voorspelbaar oorleef deur gedeeltelik gestroop te word en dan met wringkrag na wyer, stabiele wentelbane te skuif.

Verder is die buitenste lae van hierdie direk gevormde satelliete gesmelt oor koeler binnekante en bestaan hulle uit sowat 60% proto-Aarde-materiaal. Dit kan die spanning verlig tussen die Maan se aardagtige isotopiese samestelling en die verskillende samestelling wat van die botsende liggaam verwag word. Die onmiddellike vorming open nuwe moontlikhede vir die Maan se vroeë wentelbaan en evolusie, insluitend die moontlikheid van 'n hoogs gekantelde wentelbaan om die Maan se baanhelling te verklaar, en bied 'n eenvoudiger enkelstadiumscenario vir die oorsprong van die Maan.

Verskeie botsings
In 2004 het die Russiese astrofisikus Nikolai Gorkawi 'n nuwe model voorgestel waarvolgens die Maan gevorm is vanweë 'n gewelddadige reën van groot asteroïede (1-100 km) wat die jong Aarde oor miljoene jare herhaaldelik getref het. So 'n reeks kleiner botsings, wat moontlik algemener in die vroeë Sonnestelsel was, sou genoeg rotsagtige puin die ruimte in geskiet het om 'n puinskyf te vorm waaruit 'n klein maan later ontstaan het. Namate nog botsings meer puin gevorm het, sou die maantjies mettertyd tot 'n groter maan aangegroei het.

Sinestia-hipotese
In 2018 het navorsers by Harvard en die Universiteit van Kalifornië, Davis, rekenaarmodelle ontwikkel wat aantoon dat een moontlike uitkoms van 'n planetêre botsing is dat dit 'n sinestia skep ('n massa verdampte rots en metaal wat 'n afgeplatte skyf vorm wat verder as die maan se wentelbaan strek). Die sinestia sal uiteindelik krimp en afkoel om die satelliet te akkreseer en die planeet waarteen gebots is, te hervorm.

Ander hipoteses
Aantrekking
Volgens dié hipotese is die Maan deur die Aarde aangetrek. Dit was gewild tot in die 1980's, en van die punte wat dit geloofbaar maak, is die Maan se grootte, wentelbaan en sinchroniese omwenteling.

Vir dié hipotese om te werk, kon daar 'n groot atmosfeer om die primitiewe Aarde gewees het wat gekeer het dat die Maan ontsnap. Dit verduidelik egter nie voldoende die identiese suurstofisotoopverhoudings van die nuwe liggame nie.

Splitsing
Dit is die hipotese dat 'n antieke, vinnig roterende Aarde 'n deel van sy massa weggeskiet het, maar dit word nou betwyfel.Robin M. Canup, Kevin Righter, Nicolas Dauphas et al.: Origin of the Moon. In: Reviews in Mineralogy and Geochemistry. Vol. 89, No 1. Dec. 2023. Dit is in 1879 die eerste keer deur George Darwin voorgestel en het onder sommiges gewild gebly tot in die dae van Apollo.

Daar is voorgestel dat die Stille Oseaan so gevorm is. Vandag is dit bekend dat die kors wat die oseaanbodem vorm, sowat 200 miljoen jaar of jonger is, terwyl die Maan veel ouer is.

Verwysings

Skakels

Kategorie:Maan