Over et halvt århundre etter at Apollo 17 forlot månens overflate, er det fortsatt uklart nøyaktig når og hvordan Månen ble til. Planetforskere er enige om at starten trolig var en enorm kollisjon i solsystemets barndom, men detaljene er fortsatt omstridt.
Den mest utbredte forklaringen er at et stort himmellegeme, ofte kalt Theia, traff den unge jorda for omtrent 4,51 milliarder år siden. Sammenstøtet skal ha slengt enorme mengder materiale ut i rommet, hvor noe etter hvert samlet seg og ble til Månen.
Problemet er at forskerne ikke er enige om hvor stor denne kolliderende kroppen var. Estimatene spenner fra et objekt på størrelse med en tidlig utgave av Merkur til et legeme som kan ha vært rundt halvparten så stort som dagens jord.
Steinprøver fra Apollo skaper hodebry
Nye hydrodynamiske modeller peker i økende grad mot at Theia kan ha vært større enn man lenge antok. En viktig grunn er at måneprøvene som ble hentet hjem av Apollo-astronautene, virker overraskende like jordas bergarter i kjemisk sammensetning.
Wim van Westrenen, måne- og planetforsker ved Vrije Universiteit Amsterdam, mener kollisjonen må ha vært en hendelse som «nullstilte» mye av jordas tidlige historie.
– Jorda ble enormt påvirket av denne massive kollisjonen; den resatte virkelig historien til planeten vår, sier van Westrenen i et intervju.
I en slik gigantkollisjon ville den første «månen» ifølge forskerne ha vært en glødende kule av magma, med temperaturer på flere tusen grader. Først når denne massen kjølte seg ned, kunne mineraler dannes og senere dateres.
– Det er ikke engang stein ennå, så det må kjøle ned før du kan danne mineraler som vi forsøker å datere, sier van Westrenen. Han peker på at nøkkelspørsmålet er hvor lang tid det tok etter sammenstøtet før disse mineralene oppsto.
Den hvite «Genesis»-steinen
Apollo-prøvene gir fortsatt ny informasjon. En av de mest kjente steinene er den såkalte Genesis-steinen, datert til rundt 4,46 milliarder år. Den ble plukket opp av Apollo 15-mannskapet i 1971 og består nesten utelukkende av plagioklas, et lyst mineral som gjerne flyter opp i magma fordi det er relativt lett.
– Du trenger en enorm mengde magma for å lage mye av det hvite materialet, og så må alt flyte opp til toppen, fordi det nå ligger på overflaten, sier van Westrenen. Han mener dette er den beste forklaringen på hvordan slike lyse bergarter ble dannet.
Det lyse preget vi ser på Månen, knyttes til refleksjoner fra plagioklaskrystaller. At en hel himmelkropp er dekket av slike mineraler, kan tyde på at overflaten i stor grad er «taket» på et gammelt, enormt magmahav.
Laboratorier som etterligner Månen
Van Westrenens forskningsmiljø jobber med å gjenskape forholdene inne i Månen for å forstå dens geologiske utvikling. Det innebærer eksperimenter med svært høye temperaturer og ekstremt trykk.
Forskerne kan varme opp små prøver til over 1700 grader Celsius ved å sende strøm gjennom grafitt. Samtidig kan laboratoriet produsere trykk tilsvarende rundt 250 000 ganger atmosfæretrykket på jorda. Til sammenligning anslås det maksimale trykket inne i Månen til rundt 50 000 atmosfærer, noe som gjør at laboratorieforsøkene kan simulere forhold dypt i månens indre.
Simuleringene forklarer ikke kjemien
Et av de største problemene med dagens modeller er at selv om numeriske simuleringer ofte klarer å gjenskape jord-måne-systemets fysiske egenskaper, stemmer de dårlig med den kjente kjemien i bergartene.
– Alle de klassiske simuleringene forutsier at Månen skulle hatt en helt annen kjemisk sammensetning enn det vi ser, sier van Westrenen. Han understreker at månebergartene er langt mer «jordlike» enn de burde være.
Tradisjonelt har to hovedscenarier dominert diskusjonen. Det ene er at jorda nesten var ferdigdannet da Theia traff, og at sammenstøtet var relativt «lite» og skjedde med høy hastighet og i en skrå vinkel. Det andre er at jorda bare var omtrent halvferdig, og at et svært stort legeme kolliderte og i praksis bidro til å bygge opp jorda til dagens størrelse.
I det sistnevnte scenariet kan Månen ha blitt dannet av en mindre mengde rusk som ble fullstendig blandet og liggende i bane rundt den ferdigdannede jorda. En slik kraftig blanding kan gjøre det lettere å forklare hvorfor månematerialet ligner så mye på jordas.
Hvorfor er Månen så lik jorda?
Etter kollisjonen mener forskerne at lettere silikatmateriale i stor grad ble til Månen, mens tyngre materiale samlet seg i jorda og sank ned for å danne den store jernrike kjernen. Det passer med mye av det vi vet i dag.
Utfordringen er at klassiske modeller ofte tilsier at mesteparten av silikatene i Månen skulle stamme fra Theia, ikke fra jorda. Og dersom Theia kom fra et annet område i solsystemet, burde den hatt et annet kjemisk «fingeravtrykk» enn vår planet.
Likevel viser måneprøvene en påfallende likhet med jordas bergarter. Nettopp dette gjør at Månens opprinnelse fortsatt regnes som et uløst spørsmål.
– Hvordan Månen ble dannet, er fortsatt ikke helt avklart, selv om mennesker gikk på overflaten dens for flere tiår siden, sier van Westrenen. Han mener mange ikke tenker over at Månens historie er tett knyttet til jordas egen utvikling.
