В течение многих десятилетий ученые размышляли, как Земля приобрела свой единственный спутник, Луну. В то время как некоторые утверждают, что он образовался из материала, потерянного Землей из-за центробежной силы, или был захвачен гравитацией Земли, наиболее широко принятая теория состоит в том, что Луна образовалась примерно 4,5 миллиарда лет назад, когда столкнулся объект размером с Марс (названный Тейя) с прото-Земли (он же Гипотеза Гигантского Воздействия).
Однако, поскольку на протоземле было много гигантских ударов, ожидается, что со временем вокруг орбиты вокруг нее образовалось несколько лун. Таким образом, возникает вопрос, что случилось с этими лунами? Подняв этот самый вопрос, команда международной группы ученых провела исследование, в котором они предполагают, что эти «лунатики» могли в конечном итоге врезаться в Землю, оставив только ту, которую мы видим сегодня.
Исследование под названием «Падения Луны: столкновения между Землей и ее прошлыми лунами» недавно появилось в Интернете и было принято для публикации в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. Исследование было проведено Ури Маламудом, докторантом из Израильского технологического института Техниона, и включало членов из Тюбингенского университета, Германия, и Венского университета.
Ради своего исследования д-р Маламуд и его коллеги - профессор Хагай Б. Перец, д-р Кристоф Шефер и г-н Кристоф Бургер (аспирант) - подумали, что произойдет, если Земля в самой ранней форме испытала многочисленные гигантские удары, предшествовавшие столкновению с Тейей. Каждое из этих воздействий могло бы сформировать сублунную «лунную массу», которая гравитационно взаимодействовала бы с прото-Землей, а также с любыми возможными ранее сформированными лунными лунами.
В конечном итоге это привело бы к слияниям лунных и лунных лучей, выбросу лунных лунок с орбиты Земли или падению лунных шаров на Землю. В конце концов, доктор Маламуд и его коллеги решили исследовать эту последнюю возможность, так как она ранее не исследовалась учеными. Более того, эта возможность может оказать сильное влияние на геологическую историю и эволюцию Земли. Как Маламуд указал на журнал Space по электронной почте:
«В современном понимании формирования планет поздние этапы роста планет земной группы проходили через множество гигантских столкновений между эмбрионами планет. Такие столкновения формируют значительные диски мусора, которые в свою очередь могут стать лунами. Как мы предлагали и подчеркивали в этой и наших предыдущих работах, учитывая скорость таких столкновений и эволюцию лун, существование множественных лун и их взаимное взаимодействие приведут к падению луны. Это неотъемлемая неотъемлемая часть современной теории формирования планет ».
Однако, поскольку Земля является геологически активной планетой, а ее густая атмосфера приводит к естественному выветриванию и эрозии, поверхность резко меняется со временем. Таким образом, всегда трудно определить последствия событий, которые произошли в самые ранние периоды Земли, то есть в Хадейский Эон, который начался 4,6 миллиарда лет назад с образованием Земли и закончился 4 миллиарда лет назад.
Чтобы проверить, могли ли многократные удары иметь место во время этого Эона, что привело к появлению лунных луков, которые в конечном итоге упали на Землю, команда провела серию гидродинамических симуляций гладких частиц (SPH). Они также рассмотрели диапазон лунных масс, ударных углов столкновения и начальных скоростей вращения прото-Земли. По сути, если бы лунные луны действительно падали на Землю в прошлом, это изменило бы скорость вращения прото-Земли, что привело бы к ее текущему периоду сидерического вращения, равному 23 часам, 56 минутам и 4,1 секундам.
В конце концов, они нашли доказательства того, что, хотя прямые удары от крупных объектов маловероятны, что могло произойти несколько выпасов приливных столкновений. Это привело бы к выбросу материала и мусора в атмосферу, которые образовали бы маленькие лунные луны, которые затем взаимодействовали бы друг с другом. Как объяснил Маламуд:
«Однако наши результаты показывают, что в случае падения Луны распределение материала от падения Луны даже не происходит на Земле, и поэтому такие столкновения могут привести к асимметрии и неоднородности состава. Как мы обсуждаем в статье, на самом деле возможны свидетельства последнего - падения Луны могут потенциально объяснить изотопные неоднородности в высоко сидерофильных элементах в земных породах. В принципе, столкновения Луны могут также создать крупномасштабную структуру на Земле, и мы предположили, что такой эффект мог бы способствовать формированию самого раннего суперконтинента Земли. Этот аспект, однако, является более умозрительным, и его трудно непосредственно подтвердить, учитывая геологическое развитие Земли с тех ранних времен ».
Это исследование эффективно расширяет текущую и широко распространенную гипотезу о гигантском воздействии. В соответствии с этой теорией, Луна сформировалась в течение первых 10-100 миллионов лет Солнечной системы, когда земные планеты еще формировались. Считается, что на последних этапах этого периода эти планеты (Меркурий, Венера, Земля и Марс) росли главным образом в результате воздействия крупных планетарных эмбрионов.
С тех пор, как полагают, Луна эволюционировала из-за взаимных приливов Земли и Луны, мигрируя наружу в ее текущее местоположение, где она была с тех пор. Однако эта парадигма не учитывает воздействия, имевшие место до прибытия Теи и образования единственного спутника Земли. В результате доктор Маламуд и его коллеги утверждают, что он не связан с более широкой картиной формирования планет земной группы.
Они утверждают, что, принимая во внимание потенциальные столкновения, которые предшествуют образованию Луны, ученый может получить более полную картину того, как Земля и Луна эволюционировали с течением времени. Эти результаты могут также иметь значение, когда речь заходит об изучении других планет и спутников Солнца. Как указал доктор Маламуд, уже имеются убедительные доказательства того, что крупномасштабные столкновения повлияли на эволюцию планет и лун.
«На других планетах мы видим свидетельства очень больших ударов, которые вызвали топографические особенности масштаба планеты, такие как так называемая дихотомия Марса и, возможно, дихотомия поверхности Харона», - сказал он. «Это должно было произойти из-за масштабных воздействий, но достаточно малых, чтобы создать субглобальные черты планеты. Падения Луны являются естественными прародителями таких воздействий, но нельзя исключать некоторые другие крупные воздействия астероидов, которые могут вызывать аналогичные эффекты ».
Также существует вероятность таких столкновений в далеком будущем. Согласно текущим оценкам его миграции, Луна Марса Фобос в конечном итоге упадет на поверхность планеты. Хотя это небольшое столкновение по сравнению с ударами, которые могли бы создать лунные спутники и Луну вокруг Земли, это возможное столкновение является прямым доказательством того, что падения луны имели место в прошлом и будут происходить в будущем.
Короче говоря, история ранней Солнечной системы была жестокой и катастрофической, и в результате мощных столкновений произошло множество творений. Имея более полную картину того, как эти ударные события повлияли на эволюцию планет земной группы, мы можем получить новое понимание того, как формировались несущие жизнь планеты. Это, в свою очередь, могло бы помочь нам отследить такие планеты во вне-солнечных системах.
