Nowa teoria dotycząca powstania Księżyca

Nowa teoria olbrzymiego impaktu zakłada, że Księżyc mógł powstać z wyparowanych resztek po kolizji Ziemi z innym ciałem planetarnych rozmiarów.

Większość planetologów jest zgodna co do tego, że Księżyc powstał, kiedy ciało wielkości planety uderzyło w Ziemię już po tym, gdy ta całkowicie się uformowała. Jednak nie zgadzają się co do całej reszty. Teraz grupa badaczy wpadła na pomysł, który przedstawia teorię mówiącą, że jeżeli gigantyczne uderzenie najpierw całkowicie zatarło Ziemię, Księżyc mógł powstać z wyparowanych pozostałości naszej planety.

Najdłużej obowiązująca teoria, opracowana w latach ‘70. proponuje, że obiekt o masie Marsa wystrzelił duże ilości skał na orbitujący pierścień, który łączył się, tworząc Księżyc. Księżyc w większości zbudowany był z materii płaszcza impaktora. Kąt uderzenia nadał układowi Ziemia-Księżyc jego aktualny moment pędu.

Jednak z biegiem lat pojawił się problem z tą teorią. Po pierwsze astronomowie nie znaleźli żadnego chemicznego śladu impaktora. Zamiast tego pomiary stosunków izotopów różnych pierwiastków – takich, jak trzy izotopy tlenu: 16O, 17O i 18O – pokazują, że Księżyc i Ziemia są wykonane z dokładnie tego samego materiału. Jest to dziwne, ponieważ wszystkie inne ciała Układu Słonecznego o znanych proporcjach izotopowych mają własne odrębne sygnatury.

Naukowcy próbowali wymyślić mechanizm, który mógłby zamaskować sygnaturę impaktora lub zmieszać ją z wystarczającą ilością ziemskiej materii tak, aby stały się nie do odróżnienia. Istnieje wiele możliwych mechanizmów: mieszanie podczas i po uderzeniu, bardziej energetyczne uderzenie, które może spowodować, że więcej materii Księżyca przybędzie z Ziemi, czy nawet wiele uderzeń, zamiast pojedynczego.

W 2017 roku naukowcy poszli o krok dalej i zaproponowali radykalnie nowe podejście. Opracowali modele komputerowe pokazujące, że gdy zderzają się dwa obiekty o masie planetarnej, jednym z możliwych rezultatów jest to, że stają się synestią, masą wyparowanego kamienia i metalu, który przybrał kształt torusa z bogatym w metale wybrzuszeniem centralnym. Wybrzuszenie jest ocalałym jądrem planety i jest połączone z zewnętrznym torusem zbudowanym głównie ze skał krzemianowych, które szybko rotują i rozszerzają się poza orbitę księżycową.

Synestia mogła działać jako ostateczny mikser – impaktor i uderzone ciało osiągnęłyby niemal całkowitą równowagę chemiczną. Naukowcy badali, jak wyglądała ziemska synestia i jak dobrze ich model pasuje do niektórych kluczowych obserwowalnych układów takich, jak Księżyc-Ziemia.

W tym modelu Księżyc tworzy się wewnątrz orbity torusa synestii. W miarę, jak skalna para emituje ciepło i ochładza się, zaczyna kondensować w kropelki ciekłej skały. Kawałki litej skały wyrzucone na orbitę przez uderzenie działają jak substancje aktywne akreujące kropelki rosnące w księżyce, które ostatecznie zlewają się ze sobą. W końcu synestia skurczyła się pod księżycową orbitą, pozostawiając w pełni uformowany, jednak wciąż stopiony Księżyc.

Kluczowym ograniczeniem każdego scenariusza pochodzenia Księżyca jest wyjaśnienie, dlaczego ma on tak mało, w porównaniu do Ziemi, pierwiastków lotnych, takich jak tlen i dwutlenek węgla. Naukowcy oszacowali, że torus synestii osiągnąłby wysoką temperaturę i ciśnienie. W miarę ochładzania, najłatwiejsze do odparowania elementy pozostają w fazie gazowej dłużej, więc mniej z nich trafia do Księżyca.

Jeżeli wydarzenia dotyczące formowania się Księżyca są bardziej prawdopodobne, dlaczego nie widzimy większych księżyców wokół planet typu ziemskiego? Prawdopodobnie dlatego, że nasza próbka jest zbyt mała. Być może trzeba poczekać, aż będziemy mogli badać egzoplanety, aby dowiedzieć się, jak powszechne są duże księżyce.

Do tej pory model synestii wywołał mieszane reakcje w szeregach planetologów. Niektórzy z nich przyjmują to jako potencjalne rozwiązanie ograniczeń teorii olbrzymich uderzeń, ale inni pozostają sceptyczni.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
Sky and Telescope

Dodaj komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.