O ploaie de fier reprezintă motivul pentru care Pământul şi Luna sunt atât de diferite?

Noi experimente arată că asteroizii care s-au ciocnit de Pământ și de Lună în urmă cu mai mult de 4 miliarde de ani s-au vaporizat într-o ceață de fier. Constatările cercetătorilor, care au fost publicate în Nature Geoscience, sugerează că ceața de fier care a rezultat în urma impactului acestor asteroizi s-a deplasat suficient de repede pentru a scăpa de gravitația Lunii, dar nu şi de câmpul gravitațional al Pământului. Aceste rezultate ar putea explica de ce Pământul și Lună au o compoziţie chimică diferită.

O reprezentare artistică a impactului în urma căruia s-a format Luna. Credit: NASA

În prezent nu se cunoaşte cu certitudine cum şi când s-a format miezul metalic al Pământului. Indicii în acest sens sunt furnizate de elementele chimice încorporate în mantaua de silicaţi sau în miezul de metal al Pământului. Într-un amestec de roci bogate în silicaţi și metale feroase, atomii anumitor elemente chimice, cum ar fi aurul și platină, au tendința să se infiltreze în rocile ce conţin metale, în timp ce atomii altor elemente, cum ar cei de hafniu, se infiltrează mai ales în rocile bogate în silicaţi.

Odată cu formarea miezului bogat în fier al Pământului, acesta a „absorbit” elementele chimice ce se infiltrează în rocile ce conţin metale din mantaua stâncoasă a planetei. Cu toate acestea, măsurătorile din mantaua de silicaţi a Pământului, efectuate de James Day, au arătat că multe dintre aceste elemente au rămas la suprafaţa Pământului într-o cantitate mai mare decât cea la care s-au așteptat specialiştii. Explicaţia cercetătorilor a fost aceea că asteroizii care au lovit ulterior Pământul au adăugat în mantaua stâncoasă o doză suplimentară de astfel de elemente.

„Mașina Z” generează curenți electrici de până la 20 de milioane de amperi pentru a lansa proiectile din aluminiu către ţinte din fier. În acest fel cercetătorii creează o replică a impactului asteroizilor cu Pământul. Credit: CC BY

Problema cu această ipoteză este că abundența elementelor de pe Pământ care se infiltrează prin rocile bogate în metale este de zece până la o sută de ori mai mare decât cea măsurată pe Lună. Diferența de compoziţie chimică dintre Pământ și Lună este uimitoare și aceasta contrazice ideea atât de răspândită conform căreia Luna s-a format din aceeaşi materie ca şi Pământul, după impactul unei planete de mărimea lui Marte cu planeta noastră în istoria timpurie a Sistemului Solar.

O nouă lucrarea pare a reconcilia aceste diferențe. Experimentul s-a bazat pe „Mașina Z” a Sandia National Laboratory: un „pistol” electromagnetic imens care poate lansa proiectile către ţinte din fier la viteze foarte mari.

Experimentele de impact efectuate de Richard Kraus şi colegii săi arată că fierul se vaporizează în condițiile create atunci când un asteroid se prăbuşeşte pe Pământ sau pe Lună. În acest fel rezultă un nor de ceață de fier care înconjoară globul pământesc după o astfel de coliziune şi care se prăbuşeşte pe sol sub formă de ploaie de fier. Aceste picături se vor infiltra ulterior în mantaua Pământului furnizând un exces de substanțe chimice care se infiltrează în rocile bogate în metale.

Cu toate acestea, aceleași experimente indică faptul că viteza picăturilor din ploaia de fier va fi mai mare decât viteza de evadare de pe Lună, dar mai mică decât viteza de evadare de pe Pământ. Prin urmare, Pământul ar fi capturat miezurile din metal ale asteroizilor care s-au prăbuşit pe acesta, în timp ce Luna nu a reușit acest lucru.

Pe baza noilor rezultate obţinute de cercetători rezultă că estimarea perioadei de timp în care s-a format nucleul Pământului, pe baza actualele modele teoretice, ar putea fi greşită ca un factor de zece, miezul formându-se mult mai devreme în istoria Pământului decât s-a crezut anterior.

Traducere după Is iron rain the reason why Earth and the moon are so different?