Magma okyanusu soğuduktan sonra ay kristalleri en az 4,46 milyar yıl önce oluştu.
4 milyar yıldan fazla bir süre önce, Güneş Sistemi hâlâ gençken ve Dünya hâlâ büyürken, büyüklüğünde dev bir nesne ortaya çıktı. Mars Dünya’ya çarptı. Erken Dünya’dan kopan en büyük parça Ay’ımızı oluşturdu.
Ancak bunun tam olarak ne zaman gerçekleştiği bir sır olarak kaldı. Araştırmacılar, Ay’ın oluşum zamanını belirlemeye yardımcı olmak için 1972’de Apollo astronotları tarafından Ay’dan getirilen kristalleri kullandılar. Keşifleri Ay’ın yaşını 40 milyon yıl geriye, yani en az 4,46 milyar yıl geriye itiyor.
Ay Kristallerinin Önemi
“Bu kristaller dev çarpışmadan sonra oluşan bilinen en eski katılardır. Ve bu kristallerin kaç yaşında olduğunu bildiğimiz için ay kronolojisi için bir dayanak noktası görevi görüyorlar” diyor Field Museum’un Meteoritik ve Kutup Çalışmaları Robert A. Pritzker Küratörü ve Negaunee İnteraktif Araştırma Merkezi Kıdemli Müdürü Philipp Heck. profesör Chicago Üniversitesive çalışmanın kıdemli yazarı.
Keşif, Heck’in, çalışmanın baş yazarı Jennika Greer ile Field Museum ve Chicago Üniversitesi’nde doktora adayı olduğu sırada yaptığı çalışmalardan doğdu. “Ortak yazarlarımız Bidong Zhang ve Audrey Bouvier bize ulaştı. nano ölçekli Onları tam olarak anlamak için bu örneklere bakın” diyor şu anda araştırma görevlisi olan Greer. Glasgow Üniversitesi.
Ay Oluşumu ve Zirkon Kristalleri
Çalışmada kullanılan ay tozu örneği, 1972 yılında Ay’a yapılan son mürettebatlı görevde Apollo 17 astronotları tarafından geri getirildi. Bu toz, milyarlarca yıl önce oluşmuş minik kristalleri içeriyor. Bu kristaller Ay’ın ne zaman oluştuğunu gösteren bir işarettir.
Mars büyüklüğündeki nesne Dünya’ya çarpıp Ay’ı oluşturduğunda, çarpmanın enerjisi sonunda Ay’ın yüzeyi haline gelen kayayı eritti. “Yüzey bu şekilde eriyince zirkon kristalleri oluşup hayatta kalamadı. Dolayısıyla Ay’ın yüzeyindeki herhangi bir kristal, bu ay magma okyanusunun soğumasından sonra oluşmuş olmalı” diyor Heck. “Aksi takdirde eritilir ve kimyasal izleri silinirdi.”
Kristallerin magma okyanusu soğuduktan sonra oluşmuş olması gerektiğinden zirkon kristallerinin yaşının belirlenmesi Ay’ın mümkün olan minimum yaşını ortaya çıkaracaktır.
Ortak yazar Bidong Zhang’ın daha önceki bir çalışması bu çağı öne sürmüştü ancak bu son çalışma, analitik yöntemin ilk kullanımına işaret ediyor. atom bilinen en eski ay kristalinin yaşını “belirleyen” sonda tomografisi.
Atom Prob Tomografisi: Anlayışlı Bir Teknik
Greer, “Atom prob tomografisinde, odaklanmış bir iyon ışın mikroskobu kullanarak ay örneğinin bir parçasını çok keskin bir uca keskinleştirerek başlıyoruz, neredeyse çok şık bir kalemtıraş gibi” diyor. “Daha sonra, bu ucun yüzeyindeki atomları buharlaştırmak için UV lazerleri kullanıyoruz. Atomlar bir kütle spektrometresinden geçiyor ve ne kadar hızlı hareket ettikleri bize ne kadar ağır olduklarını anlatıyor, bu da bize onların neyden yapıldığını anlatıyor.”
Bu atom atom analizi, şu aletler kullanılarak gerçekleştirildi: Zirkon kristallerinin içindeki atomlardan kaçının radyoaktif bozunmaya uğradığını gösterdi. Bir atom çekirdeğinde kararsız bir proton ve nötron konfigürasyonuna sahip olduğunda bozunmaya uğrar, bu proton ve nötronların bir kısmını saçar ve farklı elementlere dönüşür. Örneğin uranyumun kurşuna bozunması. Bilim insanları bu sürecin ne kadar sürede gerçekleştiğini belirlediler ve bir numunede bulunan farklı uranyum ve kurşun atomlarının (izotop adı verilen) oranına bakarak numunenin kaç yaşında olduğunu anlayabilirler.
Heck, “Radyometrik tarihleme biraz kum saati gibi çalışıyor” diyor. “Bir kum saatinde, kum bir cam ampulden diğerine akar ve zamanın geçişi, alt haznede kum birikmesiyle gösterilir. Radyometrik tarihleme, ana atomların sayısını ve bunların dönüştüğü yavru atomların sayısını sayarak benzer şekilde çalışır. Dönüşüm oranı bilindiği için zamanın geçişi hesaplanabiliyor.”
Araştırmacıların bulduğu kurşun izotoplarının oranı, numunenin yaklaşık 4,46 milyar yaşında olduğunu gösterdi. Bu nedenle Ay’ın en azından bu kadar yaşlı olması gerekiyor.
Etkileri ve Önemi
“Elinizde tuttuğunuz kayanın, Ay’ın şu ana kadar bulduğumuz en eski parçası olduğuna dair kanıta sahip olmak inanılmaz. Dünya hakkındaki pek çok soru için bir dayanak noktasıdır. Bir şeyin kaç yaşında olduğunu bildiğiniz zaman, onun geçmişinde başına neler geldiğini daha iyi anlayabilirsiniz,” diyor Greer.
Heck, Ay’ın ne zaman oluştuğunu bilmenin önemli olduğunu söylüyor, çünkü “Ay, gezegen sistemimizdeki önemli bir ortaktır; Dünya’nın dönme eksenini dengede tutar, günün 24 saat olmasının nedeni budur, gelgit yaşamamızın nedeni budur.” Ay olmasaydı Dünya’daki yaşam farklı görünürdü. Bu, doğal sistemimizin daha iyi anlamak istediğimiz bir parçası ve çalışmamız bu resmin tamamında küçük bir yapboz parçası sağlıyor.”
Referans: J. Greer, B. Zhang, D. Isheim, DN Seidman, A. Bouvier ve PR Heck, 23 Ekim 2023, “4.46 Gaz zirkonlar ay magma okyanusunun kronolojisini tutturuyor”
Bu çalışmaya Glasgow Üniversitesi’nden Jennika Greer, Kaliforniya Üniversitesi’nden B. Zhang, Los Angeles, D. Isheim ve DN Seidman katkıda bulunmuştur. kuzeybatı ÜniversitesiBayreuth Üniversitesi’nden A. Bouvier ve Field Museum’dan Philipp Heck.