Przejdź do treści

Jak powstał Księżyc? Nowa teoria i dwa zderzenia

Uważa się, że Księżyc jest następstwem zderzenia. Zgodnie z najnowszą teorią miały jednak miejsce aż dwa takie potężne zderzenia pod rząd; udział w nich wzięła proto-Ziemia i ciało wielkości Marsa. Widzimy tu wynik trójwymiarowej symulacji proponowanej przez naukowców kolizji typu „uderz i uciekaj” – oba ciała ukazane są w około godzinę po zderzeniu. Przekrój pokazuje żelazne jądra ciał. Obiekt wielkości Marsa, a w każdym razie to, co z niego zostało, tylko nieznacznie oddala. Kolejna kolizja jest wysocoe p

Pomysł, że Księżyc powstał w sposób gwałtowny, nie jest nowy.  Naukowcy dowodzą teraz, że dawne uderzenie, które go ostatecznie uformowało, było prawdopodobnie... podwójne.

Księżyc jest jedynym naturalnym satelitą naszej planety i mógł powstać z materii wyrzuconej w kosmos po tym, jak ciało wielkości Marsa o nazwie Theia uderzyło w protoziemię. Miałoby to miejsce ponad 4,4 miliarda lat temu. To tak zwana teoria wielkiego zderzenia. Jednak ów popularny scenariusz, w którym mamy do czynienia z ogromną, lecz pojedynczą katastrofą, stwarza do dziś duże problemy. Tak zwany standardowy model Księżyca wymagałby na przykład zaistnienia bardzo powolnej kolizji, po której zresztą utworzyłby się glob składający się głównie z uderzającej planety (impaktora), a nie z protoziemi. Sęk w tym, że nasz satelita ma skład izotopowy bardzo podobny właśnie do Ziemi.

Erik Asphaug z Laboratorium Księżycowego i Planetarnego (LPL) Uniwersytetu w Arizonie przeprowadził wraz ze swoim zespołem symulacje komputerowe takiego hipotetycznego, wielkiego zderzenia. Na ich podstawie naukowcy opracowali coś, co ich zdaniem najlepiej pasuje do naszej współczesnej wiedzy obserwacji: Theia i proto-Ziemia rozbiły się ich zdaniem o siebie ze znacznie większą prędkością, niż wcześniej uważano i spowodowąły tym początkową kolizję typu „uderz i uciekaj” (ang. hit-and-run). Jednak ta kolizja tylko przygotowała grunt pod drugie, zacznie wolniejsze spotkanie, jakie ponownie zaszło między dwoma poobijanymi już wcześniej ciałami. Miałoby to mieć miejsce od 100 000 do miliona lat po pierwszym zderzeniu.

Takie podwójne uderzenie zmieszałoby [ich] materię w znacznie większym stopniu niż pojedyncze, może też wyjaśniać izotopowe podobieństwa chemii Ziemi i Księżyca, a także to, jak doszło do drugiej, powolnej, bardziej scalającej kolizji – wyjaśnia Asphaug.

W tych wczesnych dniach istnienia obu ciał zderzenia typu „uderz i uciekaj” nie ograniczałyby się tylko do powstającego wówczas dopiero układu podwójnego Ziemia-Księżyc. Prawdopodobnie były one wówczas bardzo powszechne. Jest to kolejny wniosek z przeprowadzonych przez zespół badań. W swoim drugim z serii artykule zespół Asphauga przeprowadził modelowanie ogromnych uderzeń zachodzących w wewnętrznym Układzie Słonecznym. Zbadał, w jaki sposób te kolizje wpłynęły na formowanie się planet oraz jak ewoluowały w czasie orbity zaangażowanych w nie obiektów.

Uczeni odkryli między innymi, że Ziemia prawdopodobnie działała jako rodzaj tarczy dla Wenus, przyjmowała na siebie niemal cały ciężar pierwszych uderzeń typu „uderz i uciekaj”. Te początkowe kolizje spowolniły impaktory i przygotowały grunt pod ich późniejsze akrecyjne fuzje z Wenus.

Zatem w rzeczywistości nie ma dużego znaczenia, że planety początkowo zderzają się, ale nie łączą się z sobą od razu, bo w pewnym momencie w przyszłości zwykle i tak wpadną na siebie ponownie. Ale wcale nie dokładnie to wynika z niedawnych symulacji. Odkryto raczej, że zderzająca się materia częściej stawała się ostatecznie częścią Wenus – innymi słowy, materii łatwiej jest przejść z Ziemi na Wenus niż na odwrót. Dzieje się tak prawdopodobnie dlatego, że Wenus leży bliżej Słońca, którego potężna grawitacja silniej niż w przypadku Ziemi przyciąga różne obiekty. Wyniki sugerują również, że skład chemiczny Ziemi i Wenus może różnić się znacznie bardziej, niż wcześniej przypuszczano.

Można pomyśleć, że Ziemia składa się w większym stopniu z materii pochodzącej z zewnętrznego Układu Słonecznego, ponieważ znajduje się bliżej niego – wyjaśnia Asphaug. Ale w rzeczywistości Ziemia odgrywa  szczególną rolę tarczy, a wówczas zwiększa się prawdopodobieństwo, że to Wenus ostatecznie skuteczniej pozyskuje materię z zewnątrz.


Czytaj więcej:



Źródło: Space.com/Mike Wall

Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
 

Na ilustracji: Uważa się, że Księżyc jest następstwem zderzenia. Zgodnie z najnowszą teorią miały jednak miejsce aż dwa takie potężne zderzenia jedno po drugim; udział w nich wzięła protoziemia i ciało wielkości Marsa. Widzimy tu wynik trójwymiarowej symulacji proponowanej przez naukowców kolizji typu „uderz i uciekaj” – oba ciała ukazane są w mniej więcej godzinę po zderzeniu. Przekrój pokazuje żelazne jądra ciał. Obiekt wielkości Marsa, a w każdym razie to, co z niego zostało, tylko nieznacznie oddala. Kolejna kolizja jest wysoce prawdopodobna. Źródło: A. Emsenhuber/Uniwersytet Berneński/Uniwersytet Monachijski

Reklama