Teória veľkého impaktu

Teória veľkého impaktu alebo hypotéza veľkého impaktu, zrážková teória vzniku Mesiaca, big splash je teória resp. hypotéza o vzniku Mesiaca zrážkou protozeme s protoplanétou Theia (Theia o veľkosti Marsu). Materiál z oboch telies vymrštený pri zrážke sa dostal na obežnú dráhu Zeme, kde sa z neho akréciou utvoril Mesiac. Táto teória sa snaží vysvetliť niektoré zvláštnosti jedinej prirodzenej družice Zeme, napríklad jej nadpriemernú veľkosť vzhľadom k materskej planéte, alebo veľmi malé kovové jadro. 

Táto teória vznikla potom, čo astronauti z programu Apollo doniesli vzorky mesačných hornín na Zem. Po ich analýze sa vedci dozvedeli, že horniny mesačného povrchu majú podobné zloženie ako najvrchnejšie vrstvy Zeme, ale jadrá oboch telies sú z iného materiálu. Vedci dodnes modelujú scenár zrážky, ktorej následkom sa mal sformovať Mesiac, pričom najnovší scenár vypracoval Robin Canup z Juhozápadného výskumného inštitútu v Boulderi (Colorado). Canup vypočítal, že kolízna rýchlosť obidvoch telies, t. j. protozeme a protoplanéty s rozmermi Marsu musela byť približne /h a uhol zrážky bol 45°.

 Priebeh kolízie 
Protozem je pojem pre veľké teleso, ktoré sa počas vzniku slnečnej sústavy vytvorilo v protoplanetárnom disku. Naša planetárna sústava sa sformovala pred 4,57 miliardami rokov. V tom čase protozem pokrýval globálny oceán magmy a jej hrubá atmosféra bola tvorená najmä oxidom uhličitým, čím vznikal silný skleníkový efekt. V slnečnej sústave práve prebiehalo intenzívne bombardovanie. Terestrické teleso s rozmermi Marsu do nej vrazilo o 40 až 50 miliónov rokov po jej vzniku. Po zrážke sa vyparili kôra a plášť Zeme a tiež tá časť atmosféry, ktorá bola nad zasiahnutou pologuľou. Druhá časť atmosféry nad odvrátenou stranou sa zmiešala s plynmi, ktoré vznikli po dopade a postupne obalila aj druhú stranu. Z materiálu vymršteného na obežnú dráhu Zeme sa sformoval prstenec, z ktorého vznikol Mesiac. Od tej doby prebieha jeho postupné vzďaľovanie. 

 Následky kolízie 
Okrem samotného sformovania Mesiaca mala kolízia ešte niekoľko následkov. Rotácia Zeme sa po nej pravdepodobne spomalila. Podľa Campových výpočtov dokonca Zem nemohla rotovať rovnakým smerom ako rotuje dnes (prográdnym), pretože zrážkou vyvolané efekty tak nemohli vzniknúť. To by znamenalo, že impakt smer rotácie Zeme dokonca obrátil. Impakt tiež spustil platňovú tektoniku, bez ktorej by život na Zemi v podobe, v akej ho poznáme dnes, nebol možný.

Podľa štúdie z roku 2019 práve táto zrážka dodala Zemi veľké množstvo uhlíka, dusíka a síry..

 Kritika a problémy 
Teória veľkého impaktu má pri vysvetľovaní vzniku Mesiaca viacero nejasností a problémov:

 Obsah prchavých látok, vrátane vody v mesačných horninách je príliš vysoký na to, aby sa sem dostali počas veľkého impaktu. Ak je hypotéza veľkého impaktu pravdivá, museli sa sem dostať iným spôsobom.Jones, J. H., 1998: Tests of the Giant Impact Hypothesis. Lunar and Planetary Science, Origin of the Earth and Moon Conference. Prítomnosť fluíd v bazaltoch na Mesiaci nemôže byť vysvetlená katastrofickým tavením hornín, ku ktorému by mohlo dôjsť pri impakte.Saal, A. E., Hauri, E. H., Cascio, M. L., Van Orman, J. A., Rutherford, M. C., Cooper, R. F., 2008: Volatile content of lunar volcanic glasses and the presence of water in the Moon's interior. Nature, 454, s. 192–195
 Neexistujú žiadne priame dôkazy o tom, že by Zem niekedy mala magmatický oceán (jeden zo základných predpokladov teórie), ani že by boli plášťové horniny niekedy súčasťou takéhoto oceánu.
 Obsah oxidu železnatého (FeO) z mesačných hornín (13 %) poukazuje, že ich zloženie je prechodné medzi Marsom (18 %) a zemským plášťom (8 %), čo naznačuje, že materiál protomesiaca pochádza zo zemského plášťa.Taylor, S. R., 1997: The Bulk Composition of the Moon. Lunar and Planetary Science. Vo vzorke z čínskej sondy Čchang-e 5 sa našlo 22,5 % FeO.Chunlai Li, Hao Hu, Meng-Fei Yang, Zhao-Yu Pei, Qin Zhou, Xin Ren, Bin Liu, Dawei Liu, Xingguo Zeng, Guangliang Zhang, Hongbo Zhang, Jianjun Liu, Qiong Wang, Xiangjin Deng, Caijin Xiao, Yonggang Yao, Dingshuai Xue, Wei Zuo, Yan Su, Weibin Wen, Ziyuan Ouyang, Characteristics of the lunar samples returned by Chang’E-5 mission, National Science Review, 2021;, nwab188, https://doi.org/10.1093/nsr/nwab188
 Pokiaľ väčšina materiálu protomesiaca pochádza z dopadnutého telesa, mal by byť Mesiac obohatený siderofilné prvky, v skutočnosti je však o ne ochudobnený.Galimov, E. M., Krivtsov, A. M., 2005: Origin of the Earth-Moon System. Journal of Earth Systems Science, 114, 6, s. 593–600
 Obsahy izotopov kyslíka na Zemi a Mesiaci sú takmer identické.Wiechert, U., Halliday, A. N., Lee, D. C., Snyder, G. A., Taylor, L. A., Rumble, D., 2001: Oxygen Isotopes and the Moon-Forming Giant Impact. Science, 294, 12, s. 345–348 Sú pomerne dobrým rozoznávacím znakom na odlíšenie jednotlivých telies Slnečnej sústavy. Ak by bolo dopadajúce teleso skutočne odlišnou protoplanétou, malo by odlišné izotopické zloženie než Zem a odlišné zloženie by potom mal aj výsledný zmiešaný materiál.Melosh, J., 2009: Moonwalk. Geoscientist, 19, 9, s. 8
 Aby sa predišlo narušeniu obežnej dráhy Zeme, kolízia by podľa názoru niektorých vedcov musela byť nepravdepodobne jemná, "prakticky by bolo potrebné, aby niekto zadržal objekt veľkosti Marsu tesne nad Zemou a následne ho pustil".Peter Noerdlinger, Ph.D.: Did the new moon lose its iron heart? New Scientist, 23.januára 2007, str.16

 Zdroje 

 KOZMOS (3/2008): Búrlivé dospievanie Zeme

Kategória:Astronomické teórie
Kategória:Mesiac