Kolmapäev, 13. mai 2020

Kuidas Kuu tekkis?

Juhtiv hüpotees meile kõigile tuttava Kuu tekkimise kohta kõlab nii - umbes 4,5 miljardit aastat tagasi tabas toonast alles mõnikümmend miljonit aastat tagasi noorest Päikesesüsteemi tolmust ja kiviräbust tekkinud (proto)Maad kusagil Marsi suurune planeet, mida kutsutakse tagasivaadates Theiaks*. Hiiglasliku kokkupõrke tulemusel paiskus sulamagmaks muutunud planeedist välja hulk hõõguvpunast kivimit, mis jäi selle orbiidile tiirlema ning tahenes lõpuks Kuuks. Sellel ajal oli Kuu Maale praegusest mitu korda lähemal ning meie planeet pöörles toona tublisti kiiremini (ööpäev võis olla kõiges nelja tunni pikkune). Miljardeid aastaid loodejõude on Kuu kaugust Maast suurendanud ning tänu sellele on ka viimase pöörlemine aeglustunud. Praegu kaugeneb Kuu meist 3,8 sentimeetrit aastas ehk umbes samas tempos kui meie sõrmeküüned kasvavad.
Sellise võimaliku Kuu-tekke stsenaariumi poolt on mitmeid häid argumente ja kaudseid tõendeid (otseste hankimiseks läheks vaja ajamasinat). Näiteks Kuu tiirlemine ja Maa pöörlemine on samasuunalised, kokkupõrked moodustuvate planeetide vahel klapivad ettekujutusega varajasest Päikesesüsteemist ning Kuu madal keskmine tihedus ja siseehitus annavad mõista, et see moodustus peamiselt planeedi kivisest vahevööst (kokkupõrkel rebiti proto-Maast välja pigem välimisi kihte). Lisaks näitab Maa suur keskmine tihedus, et see võis endasse koguda sellega põrkunud Theia metallilise tuuma. Kõige parema tõestuse tõid aga endaga kaasa Apollo kuumissioonid, mille käigus võetud pinnaseproovid näitavad, et Maa ja Kuu kivimid on praktiliselt identse hapnikusisalduse ja vanusega ning Kuu pidi mingil hetkel olema üleni sulanud.
Nii võis välja näha kusagil 4,5 miljardit aastat tagasi toimunud kataklüsmiline sündmus, mille käigus umbes Marsi suurune Theia tabas serviti toonast Maad. Kokkupõrkest eraldunud materjalist sai miljoneid aastaid hiljem Kuu.
On ka vastuargumente. Näiteks siiani ei ole suudetud päris hästi modelleerida protsessi, mille käigus eelkirjeldatud kokkupõrke tulemusel tekiks planeedi orbiidile üksainus kuu. Tõendeid sellest, et Maa oleks kunagi täielikult sulanud maakoorega napib ning Kuu koores sisalduv vesi heidab varju selle vägivaldsele sünniloole. Kõige suurem probleem on aga mõnigate Kuul leiduvate elementidega. Näiteks Kuu ja Maa sisaldavad praktiliselt sama palju titaani - justkui oleks meie kaaslane moodustunud puhtalt maakoorest, kuigi loogiliselt võttes oleks pidanud ta koostisesse sattuma ka (tõenäoliselt teistsuguse koostisega) Theia materjali. Raudoksiidi määr on samas Kuul ja Maal erinev. Lisaks on Kuult leitud suhteliselt kergesti reageerivaid elemente ja ühendeid, mille säilumine ammuse kokkupõrke käigus on praeguste teadmiste põhjal kaheldav.
Ühe sellise elemendi - süsiniku - kohta Kuul ilmus eelmine nädal teadustöö, mis tugineb Jaapani SELENE sondi andmetele. Jaapani kuulsast rahvajutust pärineva kuuprintsess Kaguya järgi hüüdnime saanud sond tiirles Kuu ümber aastatel 2007 - 2009. Teadustöös ilmneb, et oma missiooni ajal registreeris sond Kuu pinna alt väljumas suhteliselt suurt hulka süsinikuioone, täpsemalt 45 - 51 tuhat iooni ruutsentimeetri kohta sekundis. Kuigi enamiku sellest saab ära seletada päikesetuule ja mikrometeoriitide mõjuga, jääb alles osa süsinikku, mis peaks pärinema Kuu tekkeajast. Suur küsimus on, et kuidas sai sisuliselt tuhandeid kraade kuumas magmapallis, millest Kuu pidi moodustuma, "ellu jääda" nii palju süsinikku.
Jaapani kosmosesond hüüdnimega Kaguya nägi Kuu tagant tõustes sellist vaatepilti.
Kuigi küsimus on tõsine, ei rutta astronoomid veel kokkupõrke hüpoteesi kõrvale heitma. Pole välistatud, et süsinik võis siiski mingil moel Kuu koostisesse alles jääda (pisikese planeedi mõõtmetega sulakivikerasid me laboris järgi ei saa teha) või siis sattus see sinna mingil muul viisil. Korrates sarnaste teadustööde lõpus praktiliselt kohustuslikuks muutunud fraasi - "läheb tarvis edasisi uuringuid".
Lisaks suure kokkupõrke hüpoteesile on sajandite vältel välja käidud mitmeid oletusi Kuu tekkeks. Neist üks vanim ja tänaseks minetatud (autoriks kuulsa Charles Darwini astronoomist poeg George) oletus arvas, et noor Maa pöörles nii kiiresti, et sellest lihtsalt lendas miljardeid aastaid tagasi Kuu-jagu materjali välja. Darwini pakkus, et nii võis tekkida Vaikne Ookean. Sarnaselt kõlab üks uuem ja veelgi uskumatum hüpotees, et kiiresti keerleva Maa vahevöö ja välistuuma vahele võis koguneda kriitiline mass raskeid elemente (uraan, toorium), mis võimsa tuumapommina lõhkedes Kuu orbiidile saatsid. Natukene mõistlikumalt kõlavad võimalused, et Kuu on Maa poolt kinnipüütud kääbusplaneet (kuigi see oleks ülimalt õnnelik juhus ja eeldaks Maalt väga võimast varajast atmosfääri) või siis Maa-Kuu süsteem tekkisid koos ühest ja samast ainest (millest siis sellised erinevused tiheduses?).
Seega võib öelda, et vaatamata mõnigatele probleemidele on Theia-hüpotees ikka veel meie parim seletus Kuu tekke kohta. Seda lihtsal põhjusel, et paljud alternatiivid on veelgi problemaatilisemad. Samas leidub ka kokkupõrke-mudelist mitmeid variatsioone, mis üritavad ülalmainitud murekohti ära seletada. Üks neist ütleb, et proto-Maa ja Theia asemel põrkusid kaks suurt planeeti. Kokkupõrkel tekkinud ühest suurest rusukettast moodustusid hiljem Maa ja Kuu. Teine väidab, et suurte kokkupõrgete asemel pommitati Maad hoopis pisemate asteroididega, mis tekitasid selle orbiidile esialgu rusupilve ja siis pisikese kuu, mis kasvas iga uue kokkupõrkega üha suuremaks ja suuremaks. Kolmas oletab, et Maal oli algusest peale mitu pisikest kuud. Peale kokkupõrget Theiaga ja suure Kuu moodustumist põrkus see omakorda pisemate kuudega, kattes selle pinna Maa-sarnaste kivimitega.
Etapid juhtivas Theia-hüpoteesis. Umbes Marsi suurune planeet tabas Maad, paiskas sellest välja materjali, see jäi planeedi ümber tiirlema ning lõpuks liitus tänapäevaseks ühtseks Kuuks.
Nagu näha, siis ideedest puudust ei ole ning kuigi meie ebaproportsionaalselt suure ja kauni Kuu tekke müsteerium võib alatiseks jääda täieliku lahenduseta, oleme me vähemalt sellele iga uue teadmisekilluga lähenemas.
*Theia oli Kreeka mütoloogias titaan, kes oli emaks Kuu-jumalanna Selenele.

Kommentaare ei ole:

Postita kommentaar