A więc jednak Księżyc nie jest zbudowany z tego samego co Ziemia
Księżyc różni się od Ziemi dużo bardziej, niż nam się dotychczas wydawało. Odkrycie to kontestuje obowiązujące modele opisujące powstanie naszego naturalnego satelity. Jak więc było naprawdę?
Ziemia powstało ok. 4,5 mld lat temu, a Księżyc niewiele później. Od ponad trzydziestu lat powstanie Księżyca tłumaczono zderzeniem dwóch protoplanet: młodej, dopiero uformowanej proto-Ziemi oraz obiektu o rozmiarach Marsa, którego nazwano Teia. Gdy pył po zderzeniu obu ciał niebieskich opadł, powstały dwa znane nam dzisiaj doskonale obiekty.
Teoria opisująca to gigantyczne zderzenie tłumaczyła wiele szczegółów Ziemi i Księżyca, takich jak chociażby zaskakująco duże rozmiary Księżyca w porównaniu do Ziemi czy tempo rotacji obu ciał względem siebie. Mimo to w ostatnich latach zaczęły pojawiać się nowe informacje, które podważały taki scenariusz i proponowały alternatywne.
Tworząc modele teoretyczne opisujące zderzenie Ziemi i Tei, naukowcy zawsze dochodzili do wniosku, że nasz naturalny satelita w 70-90 proc. powinien się składać z materii, z której utworzona była Teia. Z doświadczenia wiemy, że większość ciał niebieskich w Układzie Słonecznym ma własny, charakterystyczny skład chemiczny. Można zatem założyć, że tak samo było z Teią. Mimo to skały przywiezione z Księżyca przez astronautów mają skład chemiczny zaskakująco podobny do ziemskiego, szczególnie jeżeli weźmiemy pod uwagę obfitość poszczególnych izotopów pierwiastków takich jak tlen.
Wyjątkowe podobieństwo obfitości izotopów tlenu to ogromny problem dla teorii gigantycznego zderzenia. Bo jakim cudem obydwa obiekty miałyby być tak bardzo do siebie podobne, skoro składają się z pozostałości po dwóch różnych obiektach? Można naiwnie założyć, że akurat proto-Ziemia i Teia od początku miały takie same obfitości poszczególnych izotopów tlenu, ale to niezwykle mało prawdopodobne. Można także powiedzieć, że tuż po zderzeniu materia Ziemi i Tei wyjątkowo dobrze się wymieszała, na przykład wskutek odparowania dużej części Ziemi. Tylko aby do tego doszło, do zderzenia musiałoby dojść w bardzo nietypowych warunkach.
Z tego też powodu badacze wykonali bardzo precyzyjne pomiary obfitości poszczególnych izotopów tlenu w różnych skałach księżycowych.
Okazało się, że można dostrzec niewielkie, ale regularne różnice w obfitości izotopów tlenu w zależności od tego jaką skałę księżycową testowano. Uśrednienie wszystkich danych o izotopach, jednocześnie ignorując różnice między poszczególnymi rodzajami skał, przesłaniało nam dotychczas pełen obraz różnic między Ziemią a Księżycem.
Wyniki pomiarów wskazują, że zderzenie proto-Ziemi i Tei faktycznie doprowadziło do wymieszania się materii obu ciał, ale powstałe z nich Ziemia i Księżyc wciąż miały swój własny, charakterystyczny skład chemiczny. Następnie, w ciągu pierwszych dziesięciu wieków po zderzeniu, stopiona skała z dysku odłamków powstałego w zderzeniu doprowadziła do trwających setki lat opadów lawy na powierzchnię Księżyca. Procesy chemiczne i fizyczne między tą opadającą lawą a oceanem magmy pokrywającym nowo powstały Księżyc mogły doprowadzić do tego, że obfitość izotopów w górnej warstwie skorupy Księżyca mogła być podobna do ziemskiej. Natomiast próbki pochodzące z głębi płaszcza księżycowego znacząco różniły się pod względem izotopów od skał ziemskich.
W konsekwencji wszelkie modele opisujące gigantyczne zderzenie proto-Ziemi z Teią nie muszą już mierzyć się z problemem niemal identycznej obfitości izotopów tlenu w skałach ziemskich i księżycowych, a to znacząco zwiększa naszą pewność co do tego, że do takiego zdarzenia faktycznie mogło dojść.
