Księżyc uformował się w międzyplanetarnym incydencie „uderz i uciekaj”, mówią astronomowie

Pochodzenie Księżyca jest jednym z ważniejszych problemów geologów planetarnych, którzy w ostatnich latach poczynili ogromne postępy w zrozumieniu, jak to się stało. Dzieje się tak głównie z powodu znacznie lepszego zrozumienia składu Księżyca i jego struktury wewnętrznej.

Okazuje się, że nasz międzyplanetarny towarzysz ma podobny skład do Ziemi, w tym żelazny rdzeń. Konsensus jest taki, że wyklucza to możliwość, że Księżyc uformował się gdzie indziej i został później schwytany przez grawitację Ziemi. Zamiast tego musiał powstać ze szczątków powstałych w wyniku kolizji między Ziemią a ciałem wielkości Marsa.

Astronomowie uważają, że to zderzenie musiało nastąpić przy małej prędkości względnej i pod niewielkim kątem, aby zapewnić, że szczątki weszły na orbitę wokół Ziemi i tam pozostały, ostatecznie tworząc Księżyc.

Taka powolna kolizja zderzeniowa zachowałaby również moment pędu układu. Nakłada to dodatkowe ograniczenie na ciała przed uderzeniem, ponieważ nie mogły one mieć momentu pędu znacznie wyższego niż obecny układ Ziemia-Księżyc.

Astronomowie obliczeniowi szczegółowo zasymulowali tego rodzaju powolne, szarpane uderzenie i wykazali, że układ Ziemia-Księżyc rzeczywiście mógł się uformować, biorąc pod uwagę ograniczenia teorii dotyczące masy i momentu kątowego.

Ale jest problem z tym modelem. Krzemianowe powierzchnie zarówno Księżyca, jak i Ziemi mają podobną sygnaturę izotopową wskazującą, że musiały powstać z tego samego materiału.

Ale w powolnym, drapiącym się uderzeniu większość szczątków, które lądują na orbicie i formują się na Księżycu, pochodzi z impaktora wielkości Marsa, który prawdopodobnie nie miał wymaganej sygnatury izotopowej. To poważny problem.

Dzisiaj Andreas Reufer z Uniwersytetu w Bernie w Szwajcarii i kilku kumpli twierdzą, że wymyślili alternatywną hipotezę, która rozwiązuje ten problem. Mówią, że Ziemia musiała być pożerana przez większy obiekt poruszający się ze znacznie większą prędkością.

Ta dodatkowa prędkość spowodowała ucieczkę większości gruzu po uderzeniu, stąd przydomek „uderz i uciekaj”. Jednak szczątki, które zostały uwięzione na orbicie, byłyby mieszanką materiału ziemskiego i impaktorowego o zawartości izotopowej, która pasuje do obserwowanych sygnatur tu i na Księżycu.

Oczywiście szczątki, które uciekły, uniosłyby zarówno moment pędu, jak i masę. Sprawia to, że taki scenariusz jest trudny do modelowania, ponieważ trudno jest znaleźć odpowiedni zestaw warunków początkowych – masa, moment kątowy, kąt uderzenia itp. – które tworzą realistyczny układ Ziemia-Księżyc. W rzeczywistości astronomowie odrzucali ten scenariusz w przeszłości właśnie z tego powodu.

Ale dzięki ulepszonym technikom symulacyjnym Reufer i spółka ponownie przyjrzeli się scenariuszowi. Wykorzystali model składający się z około 500 000 cząstek, w którym Księżyc składa się z około 10 000 cząstek. To mniej więcej stan techniki.

Mówią, że może wytworzyć układy podobne do Ziemi i Księżyca dla rozsądnego zestawu warunków początkowych, jednocześnie odtwarzając obserwowane sygnatury izotopowe.

To interesująca praca, nie tylko dlatego, że ma ważne implikacje dla warunków na Ziemi w momencie uderzenia, około 4,5 miliarda lat temu. W szczególności Reufer i koledzy twierdzą, że bardziej energetyczne uderzenie rozgrzałoby płaszcz Ziemi do temperatury około 10 000 kelwinów i podgrzałoby szczątki, które uformowały Księżyc również do wyższych temperatur.

Wyraźnie ma to wpływ na wczesną historię zarówno Ziemi, jak i Księżyca i może pomóc w uzyskaniu dodatkowych dowodów, które mogłyby poprzeć tę hipotezę.

Ale to również pozostawia interesujące pytanie bez odpowiedzi – co się stało ze szczątkami po uderzeniu, które uciekły z orbity Ziemi? Ci goście powinni umieć obliczyć właściwości tego materiału, a może nawet jego sygnaturę izotopową. Pozwoliłoby to astronomom na polowanie na nią, być może poprzez badanie spadków meteorów ze stosunkowo niedawnej przeszłości.

Znalezienie dowodów na sprawcę byłoby ważną wskazówką, co oznacza, że ​​czeka nas fascynująca praca detektywistyczna!

Nr ref.: arxiv.org/abs/1207.5224 : Scenariusz gigantycznego uderzenia typu Hit-and-Run

ukryć