Kronikk: Vet vi egentlig hvordan månen ble til?

Selv om vi med dagens datateknologi kan simulere svært mange fysiske prosesser, vet vi fortsatt lite om hvordan planeter og måner dannes, skriver Yngve Hopstad i denne kronikken.

Vi vet enda ikke vet helt sikkert hvordan månen ble til. (Foto: Colourbox)
Vi vet enda ikke vet helt sikkert hvordan månen ble til. (Foto: Colourbox)

Fra de første menneskene og til i dag, har vi gjennom alle tider hatt et eller annet forhold til månen. Månen og solen symboliserte en slags trygghet der de vandret over himmelen fra øst til vest i et tilsynelatende uforanderlig mønster.

I dag tror imidlertid et flertall av forskerne at månen ikke alltid har vært på himmelen vår. Etter at Armstrong tok sine berømte første skritt på månens overflate 21. juli 1969 ble forskernes syn på månen forandret for alltid. Grunnen var at Apollo-astronautene tok med seg 382 kilo med stein og sandprøver fra månen. I tillegg gjennomførte de en rekke vitenskaplige eksperimenter der. Blant annet etablerte de fire seismografer som registrerte måneskjelv.

Det ble også satt opp en reflektor (et slags speil), som kan reflektere laserstråler som blir sendt fra jorden, og som kan måle hvordan avstanden mellom jorden og månen varierer i rom og tid. Fra disse avstandsmålingene har man kommet fram til at månen beveger seg bort fra oss med en hastighet på omtrent 3 centimeter i året.

Oppdagelsen av at månen beveger seg bort fra oss er i tråd med en teori som astronomen og geofysikeren G. H. Darwin, sønn av den berømte Charles Darwin, foreslo for over 100 år siden, og som fortsatt regnes som riktig. Forutsetningen er selvfølgelig at Newtons himmelmekanikk gjelder her.

Vulkanisme på månen

Måneprøvene som Apollo-astronautene tok med seg tilbake ble sendt til laboratorier slik at forskere kunne analysere prøvene.

Resultatene fra disse prøvene viste at den delen av månens overflate som vender mot oss, er strødd med små glasslignende steiner på noen brøkdeler av en millimeter. Disse småsteinene ble dannet når det var vulkansk aktivitet på månen for milliarder av år siden. Magmaen ble da slynget ut fra månens indre på grunn av det høye trykket der. Men fordi månen nesten ikke har noen atmosfære som kan hindre varme i å slippe ut i rommet  (pga. det svake gravitasjonsfeltet), så størknet magmaen hurtig.

Resultatet av prosessen ble de små glasslignende steinene.

Årsaken til vulkanismen på månen er fortsatt et diskusjonstema i fagmiljøer, men man tror i dag at det skyldtes de store asteroidenedslagene. Disse massive nedslagene forårsaket sjokkbølger som forplantet seg gjennom månen. Fordi disse bølgene hadde så høy temperatur og trykk ville de smelte noe av månematerialet, og presse det opp til overflaten.

En annen mulig kilde til vulkanismen er tidevannskreftene fra jorden som for milliarder av år siden trolig var mye sterkere fordi månen den gangen var mye nærmere jorden. Hvor mye nærmere er det uenighet om. Hvis vi for eksempel antar at månens gjennomsnittlig har beveger seg bort fra oss med 1 centimeter i året de siste 4 milliarder år, så finner vi at for 4 milliarder år siden var avstanden mellom jorden og månen bare 40 000 kilometer.

Denne avstanden tilsvarer banene til de såkalte geostasjonære satellittene, det vil si satellitter som bruker ett døgn på et omløp rundt jorden. Hvis månen var så nær jorden for 4 milliarder år siden så ville tidevannskreftene fra jorden ha vært over 300 ganger større enn de er på månen i dag. I såfall kan tidevannskreftene ha vært en mulig kilde for vulkanismen på månen, slik de er det idag på Io, en av Jupiters måner. 

Globalt magnetfelt

Videre fant forskerne ut at månens indre ligner geologisk på jordens mantel, og i tillegg har en antatt kjerne av jern som ikke er ulik jordens. Men i motsetning til jordens jernkjerne som fortsatt er flytende, er det usikkert om månens antatte kjerne av jern fortsatt er flytende.

Det er mulig at tidevannskrefter fra jorden har redusert rotasjonen til månen så mye fra den ble dannet og til i dag, at jernet i det indre ikke har fått nok tilførsel av varme gjennom rotasjonen til å kunne holde seg flytende. Hvis månens jernkjerne ikke lenger er flytende, så skulle den heller ikke ikke kunne skape noe globalt magnetfelt. Og det er akkurat hva Apollo-astronautene fant ut når gjorde målinger på månen - de registrerte nesten ikke noe magnetfelt.

Geologiske likheter

En annen likhet som ble oppdaget i steinprøvene fra månen, var at forholdet mellom oksygenisotopene i de vulkanske steinene fra månen var den samme som vi finner i vulkanske steiner her på jorden. I tillegg fant forskerne ut ved hjelp av forskjellige dateringsmetoder at månen er yngre enn vår egen jord.

Månens alder ble anslått til å være omlag 4,4 milliarder år, mot jordens 4,6 milliarder år. Senere dateringer har anslått månens alder til å være opp til 4,5 milliarder år, noe som ikke er langt unna jordens alder. Og når vi tar i betraktning at steinprøvene som Apollo-astronautene tok med seg ikke nødvendigvis må være de eldste vulkanske steinene som finnes på månen, så kan vi ikke se bort fra muligheten at jorden og månen ble dannet samtidig.

Kjempekrater

I tillegg har forskere funnet ut ved å studere kratrene på månen og prøvene fra månen, at månen for omkring 4 milliarder år siden gjennomgikk en ny periode med bombardering av meteoritter og objekter på størrelse med asteroider. Fra denne perioden tror man at månens antatt største krater ble dannet. Krateret ligger på månens forside og kalles Mare Imbrium. Det har en diameter på omkring 1100 kilometer, eller omtrent avstanden Trondheim - Berlin. Dybden på krateret er omlag 5 kilometer, noe som er over halvparten av høyden til Mount Everest. Objektet som dannet kratret er antatt til å ha vært på 50 til 100 kilometer i diameter og må derfor ha vært en asteroide.

Vi kan bare tenke med gru på hva som hadde skjedd med Apollo-astronautene hvis en asteroide med nok bevegelsesenergi og masse til å dannet et krater på 1000 kilometer i diameter, hadde truffet månen mens de var der. Heldigvis er slike sammenstøt sjelden kost - månens gravitasjonsfelt er nemlig såpass svakt at store legemer sjelden treffer overflaten.

Kollisjonsteorien

Alle de nye dataene som Apollo-ferdene ga oss førte til at noen forskere ble mer skeptisk til de rådende teoriene for dannelsen av månen. Flere av disse teoriene hadde som utgangspunkt at jorden og månen ble dannet omtrent samtidig, så en ny teori var 'i luften'. Denne teorien kom i 1975. Da foreslo den amerikanske romforskeren Hartmann at månen var dannet etter en kollisjon mellom jorden og en planet. Denne teorien fikk navnet 'Kollisjonsteorien' og kunne da forklare hvorfor månen var dannet etter jordens dannelse, og hvorfor det var andre likheter i tillegg. Men selv om teorien fikk god mottagelse, var det det også skepsis blant forskerne.

Datasimuleringer

Det var først i 1989 da de amerikanske forskerne Cameron og Bentz gjennom datasimuleringer viste at teorien var mulig, at forskerne virkelig begynte og interessere seg for den. Camerons arbeid gjorde etter hvert at kollisjonsteorien ble den mest anerkjente teorien for månens dannelse.

Selv om mange forskere så på Camerons simuleringer som et viktig skritt i riktig retning mot en forståelsen av månens opprinnelse på 90-tallet, så var det fremdeles noen uklarheter.

Gjennombruddet for kollisjonsteorien kom i 2001. Da viste de amerikanske forskerne Canup og Asphaug ved hjelp av datasimuleringer at det var mulig å finne et akseptabelt resultat for massen til den kolliderende planeten og jorden. Deres datasimuleringer viste etter prøv-og-feil metoden, at hvis en planet med en masse tilsvarende Mars kolliderte med en urjord (jorden før månen ble dannet) i en bestemt vinkel, så ville noe av stoffet fra kollisjonen bli slynget ut i bane rundt jorden. Dette stoffet ville så etter hvert trekke seg sammen å bli til månen. Datasimuleringen viste også hvorfor månens sammensetning ligner på jordens ytre del.

En rekke forskere har etterprøvd Camerons datasimulering, samt lagt til nye resultater for å styrke teoriens troverdighet. Dermed har mange forskere ansett månens tilblivelse som løst de siste 10-15 årene.

Ny kollisjonsteori

Men slik er det ikke lenger. I oktober 2012 kom Canup med en ny mulig kollisjonsteori. Denne teorien er virkelig et barn av datasimuleringens tidsalder. Ifølge denne nye kollisjonsteorien er både jorden og månen dannet fra en kollisjon mellom to urplaneter. Massene til disse to urplanetene er antatt til å være 4-5 ganger Mars sin masse. Som den første kollisjonsteorien vil det også her bli slynget ut stoff fra selve kollisjonen. Dette stoffet vil så etterhvert trekke seg sammen, og resultatet blir vår måne.

Ifølge Canup gir denne teorien den beste forklaringen på hvorfor forholdet mellom jordens og månens masse er slik den er, og hvorfor det er geologiske likheter mellom månen og jorden.

Effekten av datasimuleringer

Avslutningsvis er det viktig å komme med noen kritiske bemerkninger på bruken av datasimuleringer for å forklare månens tilblivelse. Selv om datasimuleringene som forskerne anvendte har vist at månen kan ha bli dannet ved at to planeter kolliderte, så er disse datasimuleringer ikke noe endelig bevis.

Årsaken til dette er at slik simuleringene er basert på prøv-og-feil metoden. Det vil si at det ble gjort en rekke datasimuleringer av mulige vinkler, kollisjonshastigheter og andre parametre som en planet kunne kollidere med en annen planet på, og samtidig få slynget nok materiale ut fra kollisjonen til at månen kunne dannes. Det er klart at hvis man har stor frihet til å tilpasse disse parametrene til den nevnte planetkollisjonen,  så er det nesten ikke til å unngå at en måne vil dannes i ett av disse simuleringene som passer til vår måne.

I tillegg er det også antatt at materien de to planetene består av, er så varm under kollisjonen at den er flytende nok til å kunne danne en måne. Her er det ren faglig gjetning fra forskernes side fordi vi har ingen nøyaktige kunnskaper om egenskapene til slik materie.

Så det er viktig å være klar over at selv om vi med dagens datateknologi kan simulere svært mange fysiske prosesser, så er vår kunnskap og forståelse om hvordan planeter og måner dannes, enda svært mangelfull. Av den grunn kan vi konkludere med at vi enda ikke vet helt sikkert hvordan månen ble til, i dette utrolige hav av tid og rom som vi er en del av.

Powered by Labrador CMS