prawie 50 lat od kiedy człowiek po raz pierwszy wszedł na Księżyc, rasa ludzka ponownie posuwa się naprzód, próbując wylądować na satelicie Ziemi. Tylko w tym roku Chiny wylądowały zrobotyzowaną sondę kosmiczną po drugiej stronie księżyca, podczas gdy Indie są blisko lądowania pojazdu księżycowego, a Izrael kontynuuje swoją misję, aby wylądować na powierzchni, pomimo katastrofy swojego ostatniego przedsięwzięcia. Tymczasem NASA ogłosiła, że chce wysłać astronautów na Biegun Południowy księżyca do 2024 roku.,
ale podczas gdy te misje mają na celu pogłębienie naszej wiedzy o księżycu, wciąż pracujemy nad odpowiedzią na fundamentalne pytanie na jego temat: jak znalazł się tam, gdzie jest?
21 lipca 1969 roku załoga Apollo 11 zainstalowała pierwszy zestaw luster do odbijania laserów skierowanych na Księżyc z ziemi. Kolejne eksperymenty przeprowadzone przy użyciu tych macierzy pomogły naukowcom ustalić odległość między Ziemią a Księżycem w ciągu ostatnich 50 lat. Obecnie wiemy, że orbita Księżyca jest coraz większa o 3,8 cm rocznie – oddala się od Ziemi.,
ta odległość i wykorzystanie skał księżycowych do daty powstania księżyca do 4,51 miliarda lat temu, są podstawą hipotezy gigantycznego uderzenia (teorii, że Księżyc uformował się z gruzu po zderzeniu na początku historii Ziemi). Ale jeśli przyjmiemy, że recesja księżycowa zawsze wynosiła 3,8 cm / rok, musimy cofnąć się o 13 miliardów lat, aby znaleźć czas, w którym Ziemia i księżyc były blisko siebie (aby księżyc się uformował). To było o wiele zbyt dawno temu – ale niedopasowanie nie jest zaskakujące, a to może być wyjaśnione przez starożytnych kontynentów i pływów świata.,
pływy i recesja
odległość do księżyca może być związana z historią konfiguracji kontynentalnych Ziemi. Utrata energii pływowej (spowodowana tarciem między poruszającym się oceanem a dnem morskim) spowalnia obrót planety, co zmusza Księżyc do oddalenia się od niego – księżyc się cofa. Pływy są w dużej mierze kontrolowane przez kształt i rozmiar basenów oceanicznych Ziemi. Kiedy płyty tektoniczne ziemi poruszają się, geometria Oceanu zmienia się, podobnie jak fala. Wpływa to na odwrót księżyca, więc wydaje się on mniejszy na niebie.,
oznacza to, że jeśli wiemy, w jaki sposób płyty tektoniczne Ziemi zmieniły położenie, możemy ustalić, gdzie w danym momencie znajdował się Księżyc w stosunku do naszej planety.
wiemy, że siła przypływu (a więc tempo recesji) zależy również od odległości między Ziemią a Księżycem. Możemy więc założyć, że pływy były silniejsze, gdy Księżyc był młody i bliżej planety. Ponieważ księżyc szybko cofał się na początku swojej historii, pływy stały się słabsze, a recesja wolniejsza.,
szczegółowa matematyka opisująca tę ewolucję została po raz pierwszy opracowana przez George ' a Darwina, syna wielkiego Karola Darwina, w 1880 roku. Ale jego formuła tworzy przeciwny problem, gdy wprowadzamy nasze współczesne figury. Przewiduje, że Ziemia i księżyc były blisko siebie zaledwie 1,5 miliarda lat temu. Wzór Darwina można pogodzić ze współczesnymi szacunkami dotyczącymi wieku i odległości Księżyca tylko wtedy, gdy jego typowy wskaźnik recesji w ostatnim czasie zmniejszy się do około jednego centymetra rocznie.
implikacja jest taka, że dzisiejsze pływy muszą być nienormalnie duże, powodując wskaźnik recesji 3,8 cm., Powodem tych dużych przypływów jest to, że dzisiejszy północny Ocean Atlantycki ma tylko odpowiednią szerokość i głębokość, aby być w rezonansie z przypływem, więc naturalny okres oscylacji jest zbliżony do okresu przypływu, co pozwala im uzyskać bardzo duże. Jest to bardzo podobne do dziecka na huśtawce, które porusza się wyżej, jeśli zostanie pchnięte w odpowiednim momencie.
ale cofnijcie się w czasie-wystarczy kilka milionów lat-i Północny Atlantyk jest na tyle odmienny w kształcie, że ten rezonans zanika, a więc tempo recesji księżyca będzie wolniejsze., Ponieważ tektonika płyt przemieszczała kontynenty wokół, a spowolnienie obrotu Ziemi zmieniło długość dni i okres pływów, planeta wyślizgnęłaby się z podobnych stanów silnego przypływu. Ale nie znamy szczegółów pływów w długim okresie czasu i w rezultacie nie możemy powiedzieć, gdzie Księżyc był w odległej przeszłości.
roztwór osadu
jednym z obiecujących sposobów rozwiązania tego problemu jest próba wykrycia cykli Milankovitcha na podstawie zmian fizycznych i chemicznych w starożytnych osadach., Cykle te powstają ze względu na różnice w kształcie i orientacji orbity Ziemi oraz różnice w orientacji osi Ziemi. Powstały w ten sposób cykle klimatyczne, takie jak Epoka lodowcowa ostatnich kilku milionów lat.
Większość cykli Milankowicza nie zmienia swoich okresów w historii Ziemi, ale niektóre mają wpływ na szybkość obrotu Ziemi i odległość do księżyca. Jeśli uda nam się wykryć i obliczyć te okresy, możemy użyć ich do oszacowania długości dnia i odległości Ziemia-Księżyc w czasie osadzania się osadów., Do tej pory próbowano tego dokonać tylko w jednym punkcie w odległej przeszłości. Osady z Chin sugerują, że 1,4 miliarda lat temu odległość Ziemia-Księżyc wynosiła 341 000 km (jego obecna odległość to 384 000 km).
teraz zamierzamy powtórzyć te obliczenia dla osadów w setkach miejsc ułożonych w różnych okresach czasu. Zapewni to solidny i niemal ciągły zapis recesji księżycowej w ciągu ostatnich kilku miliardów lat i pozwoli nam lepiej zrozumieć, jak zmieniały się pływy w przeszłości., Razem te powiązane ze sobą badania stworzą spójny obraz ewolucji układu Ziemia-Księżyc w czasie.