Születés kataklizmából: a Hold létrejötte

A Föld és a Hold párosa rendkívüli jelenségnek számít Naprendszerünkben.

A központi csillagunkhoz közelebb keringő, főleg kőzetekből álló ún. belső bolygók (más néven: Föld típusú bolygók) közül a Merkúrnak és a Vénusznak nincsenek égi kísérői, a Mars két holdja pedig két aszteroida, melyek sokkal kisebbek anyabolygójuknál. A Naptól távolabb keringő, szinte kizárólag gázokból összetevődött ún. külső (más néven: óriás) bolygók, a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz, valamint a Neptunusz kísérői ugyancsak eltörpülnek saját planétájuk mellett. Ezzel szemben a mi Holdunk viszonylag nagy a Földhöz képest. Hogy lett belőle kísérő égitest? A többi, holddal rendelkező planéta egyszerűen gravitációs erejével, tömegvonzásával magához húzta, bolygókörüli pályára kényszerítette égi kísérőit. A Hold keletkezéséről korábban két elmélet született: az egyik szerint kísérőnk egykor önálló planéta volt, amelyet a Föld befogott, a másik szerint Holdunk a Földből szakadt ki, és e kiszakadás következtében jött létre a Csendes-óceán roppant medencéje. S bár a geológia megcáfolta azt az elképzelést, mely szerint a Csendes-óceán medencéje efféle „sebhely” lenne, az elmélet alapja helyes volt, és a Hold minden jel szerint valóban a Föld anyagának egy részéből alakult ki.

1969-től 1972-ig hat Apollo-expedíció űrhajósai keresték fel égi kísérőnket, kutatómunkájuk során pedig – egyebek mellett – tetemes mennyiségű holdi kőzetet gyűjtöttek össze, és hoztak vissza a Földre. A kőzetminták vizsgálata során kiderült, hogy összetételük nagyban megegyezik a földi kőzetek összetételével, ami arra utal, hogy a Hold bolygónkból szakadt ki. De miként zajlott le ez a folyamat? A kérdés megválaszolásához gondolatban vissza kell utaznunk az időben a 4,5 milliárd éves régmúltba, a Naprendszer kialakulásának időszakaszába. A Föld ekkor még kisebb tömegű lehetett, mint ma, felszínét pedig a kemencénél is forróbb, olvadt lávatenger borította. Hozzá hasonló napkörüli pályán keringhetett egy Mars nagyságú, vagy a Mars tömegének felét kitevő hipotetikus (feltételezett) bolygó, a Theia. Amikor a két planéta – keringésük során – közel került egymáshoz, újra és újra felerősödött egymásra gyakorolt gravitációs hatásuk, egyre jobban vonzani kezdték egymást, s végül a Theia – a számítógépes modellezések szerint – óránként 72 ezer kilométeres sebességgel összeütközött a még képlékeny, izzó Földdel, anyaga teljesen beolvadt bolygónk testébe, vasmagja összeolvadt planétánk eredeti vasmagjával, s így alakulhatott ki a Föld jelenlegi, Hold méretű, jókora magja. A „kozmikus karambol” következtében jelentős anyagtömeg fröccsent ki planétánkból, s mivel bolygónk akkor még tízszer gyorsabban forgott tengelye körül, mint napjainkban, a kilökődött anyag egy része nem hullott vissza, hanem földkörüli pályára állt. Előbb rövid életű gyűrűrendszer alakult ki belőle, mely nem volt olyan fényes és rendezett, mint a Szaturnusz jégdarabokból álló gyűrűrendszere. A Föld gyűrűi kaotikusak voltak, és hatalmas mennyiségű porból, valamint kisebb-nagyobb sziklák tömkelegéből álltak (a sziklák úgy jöttek létre, hogy a kilökődött olvadt kőzetdarabok a világűr hidegében megszilárdultak). Vasat viszont nem tartalmaztak a gyűrűk, a komputeres modellek szerint a Theia srégen csapódott a Földbe, s csak a felső rétegeiből dobott ki anyagokat. Majd a gravitáció egymáshoz vonzotta az anyagdarabokat, és pár millió év alatt kialakulhatott a Hold, mely kezdetben mindössze 25 ezer kilométerre keringett a Földtől (kísérőnk ma 300 ezer km-re van tőlünk, s a lézeres vizsgálatok szerint lassan, de napjainkban is távolodik planétánktól).

A fiatal Hold egészen más képet mutatott, mint ma. Az egymáshoz csapódott anyagdarabok ütközési energiája, valamint a radioaktív anyagok sugárzása révén hő termelődött, mely felmelegítette égi kísérőnk belsejét, s eleinte a felszínét is, melyen 500-800 km vastag, képlékeny magma óceán izzott. Ezután a világűr hidege miatt a felszínen vékony, rideg kéreg képződött, amelyen krátereket ütöttek az akkor még a mainál nagyobb számban becsapódó aszteroidák, meteorok. A korai nagy ütközéseket követően csökkenni kezdett a Holdra hulló kisebb égitestek száma, majd mintegy négymilliárd éve – valószínűleg az óriásbolygók mostani helyükre való vándorlása közben – a Jupiter gravitációs erőhatásával aszteroidák sokaságát zúdította a Naprendszer belső övezetébe. Ez volt az ún. kései nagy bombázás időszaka, amikor kísérő égitestünkbe is megannyi kisbolygó csapódott be, hatalmas krátereket ütve annak arcán. Azután véget ért a gyakori ütközések második időszaka, a Hold aktív geológiai korszaka azonban még nem. Mivel az égitest belseje még mindig részben olvadt volt, s a radioaktív elemek bomlása révén folytatódott a hőtermelés, a hő vulkáni aktivitást eredményezett, s a nagy becsapódásos kráterek alatt képződött repedéseken 3,8-3,2 milliárd évvel ezelőtt bazaltos, viszonylag híg láva lökődött a felszínre. Tűzhányók törtek ki egymás után, s a kiömlő, majd megszilárdult bazaltos láva hatalmas területeket takart be. Így jöttek létre a Hold ún. tengerei. Majd égi kísérőnk belseje egyre hidegebb lett, és megszűnt a vulkáni aktivitás.

De geológiailag valóban „meghalt” a Hold? Nem teljesen. A kísérő égitestünk körül keringő Lunar Reconnaissance Orbiter űrszonda, illetve a déli sarki Cabeus-kráterbe becsapódó LCROSS egység mérései szerint még ma is változik a Hold arculata – és nem csak az időnként rázuhanó, krátereket létrehozó meteorok miatt. Valószínűleg a fokozatos lehűlés és zsugorodás folytán, illetve az égitest lassú távolodása s ennek következménye: a lassuló tengelyforgás eredményeként deformálódik a Hold alakja, amely a kőzetek megrepedezéséhez, és holdrengésekhez vezet.

S milyen következményei lettek égi kísérőnk megszületésének Földünkre nézve? Mivel bolygónk tömege és vasmagja nagyobb lett, elkerülte, hogy belseje kihűljön, mint a jóval kisebb Marsé. A hatalmas külső mag jelenleg is izzó, olvadt vasóceán, mely eltérő sebességgel forog, mint a fölötte elhelyezkedő képlékeny földköpeny, a mag és a köpeny között így súrlódás alakul ki, amely dinamóhatást eredményez. Ennek következtében elektromágneses erőtér alakul ki bolygónk körül, amelyet magnetoszférának nevezünk, a magnetoszféra pedig eltéríti a Napból érkező, elektromosan töltött elemi részecskék hatalmas tömegéből álló napszelet, mely ha szabadon elérné planétánk felszínét, úgy megsütne rajta minden élőlényt, mint a mikrohullám a húst a mikrohullámú sütőben. S mivel a Hold létezése korai szakaszában roppant közel keringett bolygónkhoz, óriási dagályhullámokat keltett, melyek újra és újra benyomultak az ősi kontinensek belsejébe, apálykor pedig a visszahúzódó hullámok töméntelen port, kőzetdarabokat – vagyis ásványi anyagokat – sodortak az óceánokba, melyek tápanyagul szolgáltak az első élőlények számára. Az árapály emellett le is lassította s ma is lassítja bolygónk tengelyforgását, amely ha gyors lenne, elviselhetetlen, óránként több száz kilométeres sebességű viharokhoz vezetne. Tehát mindenképpen jól jártunk a Holddal.