A rubídium árulkodik a Hold kialakulásáról

Általánosan elfogadott ma már, hogy a fiatal Föld egy nagyjából Mars méretű égitesttel ütközött, s ennek a következménye lett Holdunk születése. Saját otthonunk és a Hold kőzeteinek összetételében rendkívül nagy a hasonlóság, egyes izotóparányok teljesen egyezőek, azonban mások esetében eltérések vannak. Ezekből az eltérésekből lehet a Hold kialakulásának részleteire következtetni. Az egyik elképzelés szerint az ütközés kiszakított ugyan egy darabot a Földből, ám a Hold jórészt a beérkező égitest anyagából, némi földi anyaggal „fűszerezve” keletkezett. A másik elmélet szerint az ütközésben a Föld és a beérkező égitest is teljesen földarabolódott, majd e két, egymással elegyedő törmelék-tömegből született újjá a Föld, s alakult ki a Hold is.

A Chicagoi Egyetem professzora, Nicolas Dauphas, és korábbi tanítványa, Nicole Nie az Apollo-korszak idején hazaszállított különféle holdkőzetek mintáival végzett vizsgálatokat. A kőzetmintákat a NASA bocsátotta a kutatók rendelkezésére abból a gyűjteményből, amelyet a begyűjtésük és hazaérkezésük óta hermetikusan elzárva tartottak, s nemrégiben kutatási pályázatok útján lehetett belőlük mintához jutni.

A mintákban a rubídium 85-ös és 87-es izotópjának arányait vizsgálták meg, ez a fém ugyanis (hasonlóan néhány más, közepesen illékonyhoz) eltérő izotóparányban van jelen a holdkőzetekben, és a földiekben. Az összetétel-elemzések eredményeit az egyetem által üzemeltetett Argonne Nemzeti Laboratórium rendkívül precíz méréseiből kapták meg. A holdkőzet-mintákban a rubídium könnyebb izotópjából kevesebb, a nehéz izotópjából több található, mint a földi kőzetekben, s az eredmény magyarázatára született meg az elmélet.

Az ütközéskor mindkét égitest megsemmisült, s a széttöredezett, illetve elpárolgott anyagaikból először a Föld sűrűsödött össze, és körülötte gyűrűként a majdani Hold alapanyagát képező forró törmelék keringett. Az elképzelés szerint e gyűrű közepén kőzetolvadék volt, amelyet gázok vettek körbe, a gyűrű hőmérséklete meghaladta a 3300 Celsius-fokot. A különböző izotópok közül a könnyebbek gyorsabban elpárologtak, s ezek a gyűrűből turbulens áramlásoknak köszönhetően a Földre kerültek, a gyűrűben maradó nehezebb izotópok pedig a majdani Hold összetételéhez járultak hozzá. A kutatók a rubídium izotóparányai alapján visszakövetkeztetve azt is kiszámították, hogy a gyűrű körüli gázréteg mennyire volt telített a közepesen illékony fémekkel (a rubídiumon túl ilyen pl. a kálium, réz, vagy a cink). A telítettség meghatározza, hogy milyen gyorsan tudnak elpárologni a könnyebb izotópok. A gyűrűben fennálló turbulens áramlások megakadályozták, hogy az olvadék túl gyorsan megszilárdulhasson, s ez adott lehetőséget az illékony fémek különböző izotópjainak elkülönüléséhez.

A mérésekből született magyarázat, amelyről a The Astrophysical Journal Letters szakfolyóiratban számoltak be, összekötő kapocs lehet a Hold kialakulásának elméletében, olyan, eddig nem értett összefüggést magyaráz meg, amely korábban „hiányzó láncszem” volt az elméletek és a mérési eredmények közt.