Kas hiiglaslik mõju oleks Kuu loomiseks maa aurutanud?

Hiiglasliku löögiteooria uues keerdumises asetseb uus idee, et Kuu võis tekkida Maa aurustunud jäänustest pärast eepilist kokkupõrget teise planeedimõõduga kehaga.

Kõigist aegadest ja vaevadest, mille inimesed on Kuu vaatlemisele ja uurimisele pannud, on tohutult palju, mida me sellest ikkagi ei tea, eriti kui rääkida selle moodustumisest.

Enamik planeediteadlasi on nõus, et meie Kuu loodi siis, kui planeedi suurune keha tabas Maad pärast seda, kui see oli peaaegu täielikult moodustunud. Kuid näib, et nad on peaaegu kõige muu suhtes eriarvamusel. Nüüd on rühm teadlasi välja tulnud idee, mis tugineb sellele nn BIG Splat teooriale: Kui hiiglaslik mõju hävitas Maa kõigepealt täielikult, võis Kuu meie planeedist aurustuda jäänused.

Suur kilp, suured probleemid

Päikesesüsteemi ajaloo alguses Maa sisse põrkuva Marsi suuruse objekti kujundus. Paljud planeediteadlased usuvad, et selline löök viskas prügi, mis lõpuks Kuu moodustas, kuid stsenaariumil on omad probleemid.
Getty Images / Lynette Cook

Pikim 1970. aastatel välja töötatud teooria soovitab, et Marsi massiga objekt andis Maale pilkupüüdva löögi, lastes orbiidilises ringis suure koguse kivimit, mis ühines Kuu moodustamiseks. Suurem osa Kuust oleks tehtud löökkatsekeha vahevööst. Kokkupõrke nurk andis Maa-Kuu süsteemile praeguse nurkkiiruse.

Kuid aastatega on ilmnenud probleeme selle teooriaga. Esiteks pole astronoomid leidnud löökkatsekeha keemilisest koostisest jälgi. Erinevate elementide - näiteks hapniku kolme isotoobi 16 O, 17 O ja 18 O - isotoopse suhte mõõtmised näitavad hoopis, et Kuu ja Maa on valmistatud täpselt samadest asjadest. See on veider, sest kõigil teistel teadaolevate isotoopsuhetega Päikesesüsteemi kehadel on oma selged allkirjad.

Teadlased on püüdnud leida mehhanismi, mis oleks võinud maskeerida löökkatsekeha allkirja või segada seda piisavalt Maa materjaliga, et need muutuksid eristamatuks. Võimalikke mehhanisme on palju: segamine kokkupõrke ajal ja pärast seda, energeetilisem löök, mille tagajärjel võis Maalt pärineda rohkem Kuu materjali, või mitu lööki, mitte üks.

Uus Lunari päritolu lugu

2017. aastal läksid teadlased Sarah Stewart (California ülikool, Davis) ja tema kraadiõppur Simon Lock (Harvardi ülikool) sammu edasi ja pakkusid välja radikaalse uue lähenemisviisi. Nad töötasid välja arvutimudelid, mis näitavad, et kui kaks planeedimassi objekti kokku põrkuvad, on üheks võimalikuks tulemuseks see, et neist saab sünesteesia - aurustunud kivimi ja metalli mass, mis on hiiglasliku sõõrikujuga, mis on ühendatud metallirikka keskosaga. Punn on planeedi ellujäänud tuum. See on ühendatud välimise torusega, mis on valmistatud peamiselt silikaatkivimitest, mis pöörleb kiiresti ja laieneb väljaspool Kuu orbiiti.

Planeedi, ketta ja sünesteesiaga planeedi struktuur - kõik sama mass.
Simon Lock ja Sarah Stewart

Lock ütleb, et paljudel uurijatel on raskusi mõista, mis on isegi sünesteesia. "Paljud arvavad, et sünesteesia on midagi sellist, mis on pigem planeedi pealmine kiht, selle asemel et mõelda, nagu oleks kogu planeet, " ütleb Lock. "Planeet on sünestia."

Sünestia võis toimida ülima segajana - löökkatsekeha ja löögi saanud keha oleks saavutanud peaaegu täieliku keemilise tasakaalu. Nüüd on Lock ja Stewart koos teiste teadlastega uurinud, milline võis maapealne sünesteesia välja näha ja kui hästi sobib nende mudel Kuu-Maa süsteemi mõnele peamisele vaatlusele. Nende tulemused on avaldatud veebis 28. veebruaril ajakirjas Geophysical Research .

Nende mudelis moodustub Kuu sünteesia orbiidilises torus. Kui kiviaur kiirgab soojust ja jahtub, hakkab see kondenseeruma vedela kivimi tilkadeks. Tahke kivimi tükid, mis löögi tagajärjel orbiidile lasti, toimivad seemnetena, mis eritavad tilka, kasvades kuukingadeks, mis lõpuks sulanduvad.

Lõpuks kahanes sünesteesia Kuu orbiidi all, jättes endast maha täielikult moodustatud, kuid siiski sula Kuu.

Terrestrial Synestia: plussid ja miinused

Mis tahes Kuu päritolu stsenaariumi peamine piirang on selgitada, miks Kuul on Maaga võrreldes nii vähe lenduvaid elemente nagu hapnik ja süsinikdioksiid. Teadlaste hinnangul oleks sünesteesia toorus jõudnud kõrgele temperatuurile ja rõhule. Asjade jahtumisel püsib kõige hõlpsamini aurustuv kraam gaasilises faasis kauem, seda vähem kulub seda Kuule.

Sünteesiamudel on ka lõdvestatum selles osas, mida see algsest löögist nõuab. Suure Splati teooria jaoks oli vaja keha Marsi massiga, mis lihtsalt karjatas Maad, ilma, et tal oleks peaaegu mingit materjali orbiidile lasta. Sünteesiamudel on paindlikum: Kuni löök vabastab sünteesiandmiseks vajaliku energia, töötab see mitmesuguste löökkatsekeha suuruste ja nurkade abil. Selle tulemusel suureneb tõenäosus, et selline Kuu moodustamise sündmus juhtub ennekõike.

Selle kunstniku kontseptsioon näitab sünesteesiast eralduvat kuuma sula kuu, aurustunud kivimi hiiglaslikku ketravat sõõrikut, mis tekkis planeedi suurusega objektide kokkupõrkel. Sünestia on Maa moodustumisel kondenseerumas. Sünteesia illustratsioon põhineb NASA kunstniku protoplanetaarse ketta renderdamisel.
Sarah Stewart

Nii et kui Kuu kujundavad sündmused on tõenäolisemad, siis miks ei näe me maapealsete planeetide ümber rohkem suuri Kuusid? Meie valimi suurus võib olla lihtsalt liiga väike, vastab Lock. "Võib-olla peame ootama, kuni saame eksomoone uurida, et teada saada, kui suured on suured kuud, " ütleb Lock.

Siiani on sünestiamudel planeediteadlaste ridades tekitanud segareaktsioone. Mõni neist tervitab seda kui hiiglasliku löögiteooria piiratuse potentsiaalset parandust, kuid teised on skeptilised.

"Paljud meist sooviksid loomulikumat stsenaariumi, mis muudab enam-vähem paratamatuks, et Kuul on sisuliselt sama isotoopne koostis nagu Maa, " ütles planeediteadlane Jay Melosh hiljutises vestluses Sky & Telescope'iga .

Tulevikus kavatseb meeskond veelgi halvemini mõistetavaid mudeli aspekte veelgi täpsustada. "Mõnes aspektis on see peaaegu kontseptsiooni tõend, " ütleb Lock. Nende vahetumate eesmärkide hulka kuuluvad nende arusaamise parandamine kujundava Kuu ja selle ümbruse keerukatest gravitatsioonilistest vastasmõjudest ning aurustunud ja vedelate materjalide koosmõju spetsiifika jahutustorus.