Hvernig varð tunglið til?

Svar

Hér er einnig svarað eftirfarandi spurningum:

Hvað er tunglið stórt? (Halla Kristín Guðfinnsdóttir)

Úr hverju er tunglið? (Þórhildur Ólafsdóttir)

Er tunglið hart í gegn? (Baldur Blöndal)

Talið er víst að tunglið hafi myndast fyrir um 4,5 milljörðum árum. Til eru að minnsta kosti fjórar kenningar um uppruna þess. Einfaldasta kenningin er hin svokallaða samansöfnunarkenning, það er að jörðin og tunglið hafi myndast saman í árdaga sólkerfisins og hafi því frá upphafi ferðast saman um geiminn. Efnasamsetning tunglsins er hins vegar svo frábrugðin efnasamsetningu jarðar að ólíklegt verður að teljast að þau séu mynduð úr sama efni.

Önnur kenning, kölluð hremmikenning, gerir ráð fyrir að tunglið hafi myndast sjálfstætt en komið of nálægt þyngdarsviði jarðar og fest á sporbaug. Ef svo væri ætti jörðin að bera þess merki því skorpan hefði sprungið og í kjölfarið hefðu fylgt stórkostleg eldsumbrot. Slík ummerki finnast hins vegar ekki á jörðinni en það má þó skýra með því að elsta skorpa jarðar hafi tortímst sökum flekahreyfinga og grafist undir yngri lög.

Þriðja kenningin, svokölluð klofningskenning, gerir ráð fyrir að jörðin hafi upphaflega ekki haft neitt tungl en skyndilega byrjað að snúast svo hratt að hluti jarðar hafi losnað og myndað tunglið. Slíkur atburður er líklega óhugsandi. Ef hnöttur snerist það hratt að hann klofnaði er útilokað að annar hlutinn fari á braut um hinn, heldur losna báðir úr þyngdarsviði hvor annars. Eitt afbrigði þessarar kenningar gerir jafnvel ráð fyrir að annað brotið sé tunglið og hitt Mars.

Fjórða kenningin, árekstrarkenningin, kom fram árið 1975 þegar tveir rannsóknarhópar komu fram með þá kenningu að risastórt fyrirbæri á stærð við Mars hafi rekist á jörðina fyrir um 4,5 milljörðum árum þegar hún var að myndast. Við þennan árekstur hafa hnettirnir tveir runnið saman; kjarnarnir sameinuðust en efni úr möttli annars eða beggja losnaði frá og storknaði síðan á braut um jörðina. Líklegt þykir að möndulhalli jarðar hafi að einhverju leyti ráðist af þessum árekstri. Árekstrarkenningin þykir nú á dögum líklegust þessara kenninga.

Tunglið er tiltölulega stórt fyrirbæri. Miðað við stærð móðurreikistjörnunnar er tunglið hlutfallslega stærsta tungl sólkerfisins ef undan er skilið tvíreikistjörnukerfið Plútó og Karon. Tunglið er fimmta stærsta tungl sólkerfisins á eftir Ganýmedesi (þvermál 5.262 km), Títan (5.150 km), Kallistó (4.806 km) og Íó (3.642 km). Þvermál tunglsins er 3.476 km eða um fjórðungur af þvermáli jarðar. Massi tunglsins er 1/81 af massa jarðar eða 7.348*10²² kg.

Áður en menn komust til tunglsins var talið að bygging þess væri eins allt í gegn. Nú vita menn hins vegar að það er aðgreint rétt eins og pláneturnar. Neðan við skorpuna, sem er úr fremur léttum efnum og um 70 km þykk, er sílíkatríkur möttull sem byggir upp mestan hluta innviðisins ef ekki allt. Talið er líklegt að það hafi einnig járnkjarna sem væri þá einungis lítið brot af innviðunum.

Innviðir tunglsins voru rannsakaðir með jarðskjálftamælum eða öllu heldur tunglskjálftamælum (eða bara skjálftamælum) sem tunglfarar höfðu með sér. Miðað við jörðina eru verulegir skjálftar fátíðir en ef til vill verða um 3 tunglskjálftar á ári sem ná 4 á Richters-kvarðanum. Mælarnir voru einungis notaðir í átta ár því að NASA varð að slökkva á mælitækjum sínum á tunglinu árið 1977 vegna sparnaðar. Því er vitneskja okkar um tunglskjálfta lítil.

Tunglskjálftamælarnir voru þó nógu lengi í notkun til þess að mæla einstakan atburð er loftsteinn rakst á hina hlið tunglsins hinn 21. júlí 1972. Við áreksturinn urðu til skjálftabylgjur sem voru nægilega sterkar til þess að vera mælanlegar hinum megin á tunglinu þar sem mælarnir voru. En ein gerð bylgnanna, svokallaðar S-bylgjur eða skúfbylgjur þar sem efnið sem ber bylgjurnar hreyfist þvert á stefnu bylgjunnar, ferðaðist ekki í gegnum kjarnann meðan hinar bylgjurnar gerðu það. Þar sem S-bylgjur ferðast ekki gegnum bráðið efni getum við áætlað að kjarninn sé bráðinn eða því sem næst.

Apollo-geimfararnir mældu hitaflæðið sem kemur upp um tunglskorpuna og fundu út að flæðið er 1/3 af því sem kemur frá jörðinni. Þetta gildi er mikilvægt ef við skoðum kenningar um innviðina þar sem það segir okkur til um dreifingu geislavirks efnis undir yfirborðinu.

Ein af þeim uppgötvunum sem komu hvað mest á óvart í tunglferðunum var uppgötvun á þéttingu þar sem massaþétta er undir tunglhafi. Slík þétting stafar líklega af kviku sem er þéttari en aðliggjandi efni. Þetta gefur okkur vísbendingar um að tunglið sé ekki allt bráðið að innan því að þá gæti slík þétting ekki verið til undir yfirborðinu. Efri möttull eða nægilega þykk og stíf skorpu gæti þó haldið þéttingunni uppi.

Við erum heppin að tunglið myndaðist þar sem það hefur vafalaust gegnt mikilvægu hlutverki í þróun lífsins. Án sjávarfalla hefði líf ef til vill ekki risið eða ekki getað yfirgefið hafið. Tunglið á einnig sinn þátt í að hægja á snúningi jarðar; fyrir milljörðum árum var sólarhringurinn einungis 6 klukkustundir. Til að varðveita hverfiþungann fjarlægist tunglið um 4 cm á ári.

Hvernig sem á allt er litið eigum við tunglinu mikið að þakka.


Tengd svör má finna með því að skrifa 'tunglið' í leitarvél Vísindavefsins.

Heimildir Ágúst Guðmundsson: Stjörnufræði (fyrra hefti). Reykjavík: Offsetfjölritun, 1981.
Beatty, J. K., og A. Chaikin (ritstj.): The New Solar System. Sky Publishing House, Bandaríkin/England, 1990.
Pasachoff, Jay: Astronomy: From the Earth to the Universe. Massachusets: Saunders College Publishing, 1998. Fimmta útgáfa.
Weissmann, P.R., McFadden, L. (ritstj.): Encyclopedia of the Solar System. New York, Academic Press, 1990.