12 minutter etter katastrofen: En planet på størrelse med Mars – kalt Theia – har slått rett inn i den unge jordkloden for 4,5 milliarder år siden. Store deler av de to klodene fordamper, og jordaksen vris sidelengs mens en sky av gass rundt etter hvert samler seg og blir til månen. En ny og mer voldsom teori for hvordan månen oppstod er publisert av amerikanske forskere i tidsskriftet Nature.

Flengen som blødde månen

Spinnvill jord etter voldsomme kollisjoner skapte nabokloden vi kjenner idag.

2.11 2016 04:00

Skapelsesfortellingen om vår egen klode og månen er kanskje enda mer voldsom og vill enn vi har trodd til nå. Og det sier ikke lite.

Standardfortellingen er nemlig ikke spesielt pyntelig, den heller. For fire og en halv milliarder år siden var solsystemet et usalig rot. Kloder tumlet og krasjet i hverandre.

Planeten Theia rev løs månen

En klode på størrelse med Mars – kalt Theia – sneiet den unge jorda og rev løs en diger bit som ble slynget ut i bane – månen.

Så raste tidsaldrene forbi. Tyngdekreftene fra sola, planeter og måner dro dem inn i penere, mer regelmessige baner.

Dannet runddans

I dag ligger alle disse banene – jordas også – stort sett i ett og samme flate plan. Sett fra jorda går planetene – og månen – mer eller mindre i dette planet rundt sola.

I dette planet ligger også Løven, Skytten, Jomfruen og alle de andre kjente stjernebildene i Dyrekretsen.


Solsystemet ble dannet av en roterende sky med gass og støv. Tyngdekreftene trakk skyen sammen og roterte fortere. Den ble slynget ut til en skive der fortetninger trakk seg sammen til planeter og måner. Denne skiven danner flaten som stjernebildene i Dyrekretsen ligger i. Alle planetene – og de fleste månene deres – går i baner langs denne flaten. (Figur: NASA)

Solsystemet ser nesten ut som et svært, pent urverk. Mange astronomiske klokker er også laget, der solsystemet er gjenskapt som kunstferdige klokker med sinnrike tannhjul.

Går vi tilbake til solsystemets start, ser vi tannhjulene sprute ut av dette urverket. Kaoset egnet seg verken for horoskoper eller vakre teorier om sfærenes harmoni.

Så hva med vår egen klode – og månen? Hvordan kom de seg fra klodekrasj og lavasprut til dagens dannede runddans?

Skeiv jord – rett måne

Standardfortellingen om Theia sier: Etter kollisjonen skvatt glødende gass og stein rett ut fra ekvator, der jorda snurrer fortest.

Den tidlige månen gikk altså rett over ekvator. Men jorda er jo skeiv. Nordpolen heller over 23 grader innover mot sola når vi har sommer og vekk fra sola når vi har vinter.

Ekvator står altså skeivt på Dyrekretsen – eller ekliptikken som astronomene kaller den – det flate planet der alle planetene og månene stort sett går rundt sola.

Vår måne går også i dette planet rundt jorda – sånn omtrent. Altså må månen ha vridd seg fra ekvatorbanen til nær dyrekretsbanen – fem grader unna, for å være ganske nøyaktig.

Stoffmysteriet

Standardfortellingen om Theia-kollisjonen sier at vridningen av månebanen vekk fra jordas ekvator har skjedd gradvis gjennom årmilliardene. Men hvordan har det skjedd?

Forskerne har lansert flere hypoteser, men de kan ikke forklare et annet problem – det finnes ikke spor av Theia-stoff i månen.

Deler av Theia burde vært slått løs og havnet på månen. Vi burde funnet det i måneprøvene fra blant annet Apollo-ferdene.

Hver planet har nemlig sin stoffsignatur, litt forskjellig fra alle andre. Men månen har samme stoffsignatur som jorda.

Spinnvill jord

De to amerikanske forskerne Sarah Stewart og Matija Ćuk har lenge jobbet med en variant av Theia-teorien som kan forklare disse problemene. Andre forskere jobber med de samme teoriene.

Den nye versjonen av historien om månen ble nylig publisert i tidsskriftet Nature. Den er enda villere enn standardfortellingen. Slik går eventyret:

Det var en gang – i solsystemets barndom – en klode som skulle bli jorda. Den kolliderte ikke bare en gang med andre kloder, men flere ganger.

Disse kollisjonene gjorde jorda spinnvill. Rotasjonsaksen ble dreid nesten på tvers. Nordpolen pekte nesten rett inn mot sola om sommeren.

Kollisjonene satte også fart på jorda, omtrent som når du spinner opp en snurretopp. Døgnet var bare to timer langt. Sentrifugalkraften fra det raske spinnet fikk ekvator til å bule ut. Jorda ble som en sentrifuge.

Dampinferno

Så kom Theia. Den braste rett inn i den skeive sentrifugen av en ung planet. Kollisjonen var enda mer voldsom enn standardfortellingen sier.

– Sammenstøtet fordampet en vesentlig del av jorda, skriver en av forskerne bak studien, Sarah T. Stewart, i en e-post til forskning.no.

I dette dampinfernoet ble stoffet fra Theia og jorda blandet fullstendig sammen.

Animasjon laget av Sarah Stewart viser hvordan Theia treffer jorda midt på og borer seg inn mot kjernen. Stoff fra de to klodene fordamper og smelter sammen. Det blandede stoffet slynges ut fra den hurtig roterende jorda.

Fra gassring til måne

Sentrifugen jorda hadde så stor fart at den alene slynget ut blandingsstoffet av jorda og Theia i en ringformet sky rundt ekvator.

Sakte trakk denne skyen seg sammen, fortsatt over jordas ekvator. Den unge jorda fikk en naboklode som hang fortsatt lavaglødende og truende nær på himmelen – med samme stoffsignatur som jorda.

Brems på jorda, fart til månen

Så nær var månen, at tidevannskreftene fra månen var mye sterkere enn i dag. De dro ikke bare opp en bølge på noen få meter, som i dag. Nei, her var enorme krefter i sving.

Tidevannsbølgen av lava var som en glødende tsunami, kilometerhøy. Den slo mot kyster av størknende jordskorpe og bremset den snurrende jorda.

Men den snurrende jorda hadde fortsatt god fart. Den presset tsunamibølgen foran seg, og bølgen hadde sin egen tyngdekraft som satte fart på månen.

Tidevannet overførte rotasjonsenergi fra jorda til månen. Den virket nesten som en rakettmotor på månen, og sendte den i bane lengre og lengre vekk fra jorda.


Slik tenker forskerne seg at jordaksen og månebanen har forandret seg.
A: Etter sammenstøtet med Theia var jordaksen vridd nesten rett mot sola, og jorda snurret så fort at den ble dradd ut ved ekvator. Månen gikk i bane over jordas ekvator.
B: Sola har påvirket banene til jorda og månen. Mye av rotasjonsenergien er borte, og jordaksen er vridd til sin nåværende posisjon. Månen går fortsatt rundt jordas ekvator.
C: Tidevannskreftene har presset månen så langt ut at solas tyngdefelt betyr mer enn jordas. Månebanen tippes over i sin nåværende vinkel. (Illustrasjon: Arnfinn Christensen, forskning.no, etter original av Sarah T. Stewart.)

Sola tok over

De amerikanske forskerne har regnet seg bakover fra dagens jord og måne for å vise hva som så kan ha skjedd. Det hele var et komplisert samspill mellom tyngdekreftene fra jorda, månen og sola.

Samspillet av tyngdekreftene førte til at jorda rettet seg opp. Jordaksen fikk omtrent den helningen den har i dag – 23,5 grader.

Ettersom tidevannskreftene skjøv månen lenger og lenger vekk fra jorda, ble tyngdekreftene fra jorda svakere. Tyngdekreftene fra den mye større sola ble viktigere.

– Når en måne er fjernere fra en planet, vil solas tyngdekrefter dominere banen dens, kommenterer Stewart.

Animasjon av Sarah Stewart viser hvordan jordas rotasjon og månebanen endrer seg under innflytelse av solas tyngdefelt. Sola står vannrett ut til venstre i bildet. Den røde sirkelen er månebanen. Den blå pila viser jordaksen, og lengden på pila viser hvor fort jorda roterer om sin egen akse.

Animasjonen viser hvordan månebanen nærmer seg ekliptikken (vannrett linje) og jordas akse rettes delvis opp til dagens 23,5 grader.

Lojalitetskonflikt

I en overgangsperiode kom månen i en slags lojalitetskonflikt mellom kreftene fra jorda og sola. Helningen til månebanen svingte raskt fram og tilbake.

Svingningene avtok etter hvert som månen ble presset enda lenger ut og tyngdekraften fra sola fikk overtaket.

Månebanen la seg pent på plass, bare fem grader unna dyrekretsen – ekliptikken – der de andre planetene også beveger seg.

Sola sugde opp rotasjonen

Noe av energien fra den spinnville rotasjonen til jorda og månen ble også sugd opp av sola.

Både jorda og månen ble bremset. På denne måten forklarer forskerne hvordan jorddøgnet har blitt hele 24 timer i dag og hvorfor månen bruker en hel måned på å gå rundt jorda.

Usikkert rundt nedkjølingen

Norske forskere som forskning.no har vært i kontakt med, mener den nye hypotesen om månens fødsel er interessant.

– De regner seg bakover fra dagens situasjon. Det er ikke bare enkelt, kommenterer Viggo Hansteen, leder for Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo.

Ett usikkert punkt er tida det tar for månen å størkne til et fast legeme etter hvert som den fjerner seg i banen rundt jorda. Dette har betydning for beregningene.

Kanskje kan dette ha tatt lengre tid enn de amerikanske forskerne har regnet med.

– Spørsmålet er om tidsrommet passer med nedkjølingen av månen og den vulkanske aktiviteten, skriver Stephanie Werner, førsteamanuensis ved Institutt for geofysikk på Universitetet i Oslo, i en e-post til forskning.no.

Siste ord ikke sagt

– Jeg har ikke noe å utsette på selve utregningene. Forskerne har tatt mange hensyn, fortsetter hun.

– Likevel, det er alternative forklaringer på hva som kan ha gitt månen dens nåværende form, koblet til prosesser inne i månen, skriver Werner.

– Formen den har i dag, kan hjelpe oss å forstå denne tidlige hoppende fasen i jord-månesystemet, fortsetter hun.

– Jeg vet at en god del forskere arbeider med disse problemstillingene. Siste ord er nok ikke sagt, men vi har forhåpentligvis kommet litt nærmere en god forklaring, sier Hansteen.

Referanse og lenker:

Matija Ćuk m.fl: Tidal evolution of the Moon from a high-obliquity, high-angular-momentum Earth, Letter, Nature 31.oktober 2016, DOI 10.1038/nature19846.

Origin of the Earth and Moon, nettside publisert av Sarah Stewart, en av forskerne bak artikkelen I Nature, med grundigere forklaringer.

forskning.no ønsker en åpen og saklig debatt. Vi forbeholder oss retten til å fjerne innlegg. Du må bruke ditt fulle navn. Vis regler

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.
  8. Du må bruke fullt navn. Anonyme innlegg vil bli slettet.

Saker fra våre eiere

KS FoU

Å vende tilbake til jobben du ble sykemeldt fra er ikke alltid en god løsning. I stedet kan svaret være å bytte jobb.

Universitetet i Oslo

En studie av erfarne psykoterapeuters liv og lære har blitt omgjort til et teaterstykke.

Universitetet i Agder

Den nye metoden gjør at kranene holder seg helt i ro, noe som er en fordel under laste- og losseoperasjoner på oljerigger.

Saker fra våre eiere

Universitetet i Stavanger

Bedrifter som ansetter innvandrere, samarbeider mer internasjonalt og er mer innovative, ifølge forsker.

NTNU

Hvis det er for lite av kjøtt, melk eller egg på gravides matfat, øker sjansen for å få i seg for lite B12. Da er det også større sjanse for å føde for tidlig, viser ny forskning.

Norges Handelshøyskole

Dersom en ansatt får en bonus ut ifra flaks og ikke ferdigheter, er det urettferdig, mener nordmenn. Amerikanerne synes det er helt greit.

For et drøyt år siden skrev to amerikanske samfunnsøkonomer en oppsiktsvekkende forskningsartikkel om noe ingen hadde oppdaget før. 

Alkohol dreper og skader og gir oss skallebank. Hvorfor er menneskets historie likevel full av fyll?

Den er mer enn 10 000 kilometer fra topp til bunn og står helt stille.

Energi fra trær og planter skal på sikt erstatte oljen. Men å hente ut godsakene fra gran og furu er en omstendelig prosess. Nå finner forskere svar hos brunråtesoppen.