Два эффекта, а не один, могли сформировать Луну – небо и телескоп

На этом изображении столкновение наездника моделируется в 3D, которое видно примерно через час после столкновения. Тея, коллайдер, едва избегает столкновения.
а. Амсенхубер / Бернский университет / Мюнхенский университет

Вероятно, потребовалось две попытки, чтобы сделать луну.

Ученые долгое время считали, что Луна образовалась с взрывом, когда протопланета размером с Марс столкнулась с только что родившейся Землей. Свидетельства лунных камней и моделирования подтверждают эту идею.

Но новое исследование предполагает, что протопланета, вероятно, дважды столкнулась с Землей. В первый раз зонд (по прозвищу «Тейя») только смотрел на Землю. Затем, сотни тысяч лет спустя, она вернулась, чтобы нанести последний удар.

Ударь и беги, столкновение
В сценарии «бей-беги», когда Тея впервые упала на землю, это было ложное столкновение, как показано здесь.
Э. Асфауг и соавт. / Journal of Planetary Science 2021 Октябрь

Исследование, которое моделирует разрушительное воздействие Земли буквально тысячи раз, показало, что сценарий «бей и беги» может помочь ответить на два давних вопроса, связанных с созданием Луны. В то же время это может объяснить, почему Земля и Венера оказались по-разному.

один два удара

«Ключевым вопросом здесь является планетарное разнообразие», — говорит Эрик Эсбо (Университет Аризоны), руководивший исследованием. Венера и Земля имеют одинаковые размеры, массы и расстояния от Солнца. Если Венера — «чрезвычайно жаркий дом», он спрашивает: «Почему Земля такая удивительно голубая и богатая?»

Луна может хранить тайну. Его создание было последним важным звеном в формировании Земли, катастрофическим событием, которое проложило путь для остальной части эволюции нашей планеты. «Вы не можете понять, как сформировалась Земля, не понимая, как образовалась Луна», — объясняет Асфу. «Они являются частью одной и той же головоломки».

Новая симуляция опубликована в октябре Журнал планетарной наукиПоместите еще несколько кусочков этой головоломки на место.

Первый касается скорости эффекта Теи. Если бы Тейя столкнулась с нашей планетой слишком быстро, она бы взорвалась шлейфом межпланетных обломков и разрушила большую часть Земли. Однако, если бы это происходило очень медленно, результатом была бы луна, орбита которой не похожа на ту, которую мы видим сегодня. Первоначальная теория удара не объясняет, почему Тея движется с совершенно адекватной скоростью между этими двумя крайностями.

“[This] Новый сценарий исправляет это», — говорит Маттиас Мейер (Музей естественной истории, Швейцария), не участвовавший в исследовании, — «Изначально Тейя могла двигаться быстрее, но первое же столкновение замедлило бы ее до идеальной скорости для второе воздействие.

Моделирование второго и последнего столкновения Тейи с Землей
Когда Тейя и Земля встречаются во второй раз, Тейя резко замедляется, и два тела смешивают материал при столкновении, как показано здесь в симуляции. Луна состоит из диска, окружающего Землю.
Э. Асфауг и соавт. / Journal of Planetary Science 2021 Октябрь

Другая проблема с исходной теорией удара заключается в том, что наша Луна должна была состоять в основном из изначальной Тейи. Но лунные камни из миссий «Аполлон» показывают, что Земля и Луна имеют почти одинаковый состав, когда речь идет об определенных типах элементов. Как они могли образоваться из двух разных блоков?

«Канонический сценарий гигантского удара действительно плохо решает [this issue]Мейер говорит (хотя другие пытались).

С другой стороны, выход «бей и беги» позволит материалам Земли и Теи смешиваться с более чем одним эффектом, что в конечном итоге приведет к образованию химически похожей на Землю луны. Хотя Асфауг и его коллеги не устраняют полностью это несоответствие, они утверждают, что более продвинутые симуляции приведут к лучшим результатам.

Земля против Венеры

Решение этого аспекта теории гигантского удара было бы не совсем обычным делом. Но настоящее удивление Асфуга наступило, когда он увидел, как последствия удара и бегства могут повлиять на Венеру по сравнению с Землей.

«Сначала я подумал, что это могла быть ошибка, — вспоминает он.

Новое моделирование показало, что молодая Земля, как правило, передает Венере половину своих нападающих, в то время как Венера собирает почти все на своем пути. Эта динамика может помочь объяснить резкие различия между двумя планетами: если бы больше бегунов оказались на Венере, они обогатили бы планету большим количеством материала из внешней Солнечной системы, чем Земля. Поскольку столкновения, которые ускользнули от Земли, чтобы добраться до Венеры, были бы самыми быстрыми, у каждой планеты в целом были бы разные столкновения.

Это открытие переворачивает первоначальную цель исследования с ног на голову. Если Венера подвергнется большему количеству гигантских столкновений, чем Земля, вопрос «Почему у Земли есть Луна?» перестанет быть вопросом. Но “Почему не Венера?”

Возможно, было только одно событие, то, которое создало нашу Луну. Возможно, их было много, но по той же причине, по которой Венера накопила больше ударов, чем Земля, она также вызвала накопление более разрушительных обломков, уничтожив любую луну, которая уже была там. Или, возможно, последние эффекты Венеры были особенно сильными.

Исследование означает путешествие на Венеру. Это обеспечило бы «следующий скачок в понимании», — говорит Мейер. Например, если и Земля, и Венера имели столкновения и побеги, то поверхность Венеры должна быть ближе к поверхности Земли, чем ожидалось ранее. Если бы Венера имела такое же химическое сходство, как Луна и Земля, это исключило бы последнюю оставшуюся проблему для теории гигантского эффекта.

«Получение образцов с Венеры — ключ к ответам на все эти вопросы», — заключает Асфуг.


реклама

Leave a Comment