Моделирование показало, что Луна могла образоваться за несколько часов

18.10.2022 15:24

Считается, что Луна появилась из вещества, которое было выброшено в космос в результате столкновения Земли с крупным небесным телом. Новая детальная симуляция той древней катастрофы продемонстрировала, что этот процесс мог занять не больше нескольких часов.

По современным представлениям, Луна образовалась около 4,5 миллиарда лет назад в результате столкновения молодой Земли с протопланетой Тейей, достигавшей размеров нынешнего Марса. Удар поднял и смешал вещество обоих небесных тел, часть его оказалась на околоземной орбите и постепенно сложила спутник. Однако новое моделирование показало, что этот процесс мог пройти намного быстрее — буквально за считаные часы.

Изотопный состав образцов лунного грунта близок к земному. Это говорит о том, что кора спутника образовалась в основном из вещества верхних слоев Земли. От погибшей Тейи Луне досталась меньшая часть, хотя ее останки могут сохраняться глубже в недрах. Кроме того, удар должен был выбросить материю достаточно далеко, за границы предела Роша, ближе которого Луна была бы разрушена приливными силами гравитационного поля Земли, даже не успев сформироваться. Существующие сценарии столкновения с трудом объясняют оба эти факта.

Поэтому Якоб Кегерейс и его коллеги использовали новую модель SWIFT, позволяющую симулировать сложные гравитационные и гидродинамические процессы, происходящие с большими количествами материи. Для расчетов ученые привлекли суперкомпьютер COSMA, который смоделировал сотни вариантов столкновения: под разными углами, с различной скоростью и вращением обоих небесных тел. Разрешение симуляции достигало 100 миллионов частиц, на порядки больше обычного.

Работа показала, что в результате столкновения Земли и Тейи на орбите оказалось два сгустка выброшенной материи. Гравитация большего из них могла быстро вытолкнуть меньший на более далекую и стабильную орбиту. Сам же он стал ниже предела Роша и был разрушен. Весь процесс занял несколько часов и привел к появлению Луны со всеми ее ключевыми признаками, включая широкую орбиту, тонкую кору, состоящую в основном из вещества Земли, и частично расплавленные недра.

Проверить эти выводы позволит анализ образцов лунного вещества, полученных не с поверхности, а с глубины спутника. Такая задача стоит перед будущими миссиями, которые готовятся по программе NASA Artemis. «Чем больше мы узнаем о появлении Луны, тем лучше понимаем эволюцию нашей Земли, — говорит профессор Винсент Эке, один из авторов новой работы. — Их истории тесно переплетены и могут отражаться в историях других планет, глубоко измененных подобными — или совершенно иными — столкновениями».

< Предыдущая		Следующая >