Наука

Открытия и сенсации

Луна могла сформироваться из осколков

Луна могла сформироваться из осколков
Моделирование показывает, как Луна формируется из разрушенных останков Тейи и частей выброшенной мантии Земли. (Джейкоб Кегеррайс)

Согласно новому исследованию, Луна могла образоваться сразу после катастрофического удара, оторвавшего кусок Земли и выбросившего его в космос.
С середины 1970-х годов астрономы считали, что Луна могла образоваться в результате столкновения Земли с древней протопланетой размером с Марс под названием Тейя. Колоссальное столкновение должно было создать огромное поле обломков, из которого медленно формировался наш спутник на протяжении тысячелетий.Тем не менее, новая гипотеза, основанная на суперкомпьютерном моделировании, выполненном с более высоким разрешением, чем когда-либо прежде, предполагает, что формирование Луны, возможно, не было медленным и постепенным процессом, а происходило всего за несколько часов.
Ученые опубликовали свои выводы 4 октября 2022 года в журнале «The Astrophysical Journal Letters».
«Мы узнали, что очень сложно предсказать, какое разрешение вам потребуется для надежной имитации этих жестоких и сложных столкновений — вам просто нужно продолжать тестирование, пока вы не обнаружите, что дальнейшее увеличение разрешения перестает влиять на ваш полученный ответ», — сказал Live Science Джейкоб Кегеррайс (Jacob Kegerreis), вычислительный космолог из Даремского университета (Durham University) в Англии.
Первые сведения о создании Луны ученые получили после возвращения миссии «Аполлон-11» в июле 1969 года, когда астронавты НАСА Нил Армстронг (Neil Armstrong) и Базз Олдрин (Buzz Aldrin) доставили на Землю 47,6 фунтов (21,6 кг) лунной породы и пыли. Образцы датированы примерно 4,5 миллиардами лет назад, что указывает на то, что создание Луны приходится на бурный период примерно через 150 миллионов лет после образования Солнечной системы.
Другие источники указывают на то, что наш крупнейший естественный спутник родился в результате сильного столкновения Земли с гипотетической планетой, которую ученые назвали в честь мифического греческого титана Тейи — матери Селены, богини Луны. Это свидетельство, в частности, включает следующие факты:
— сходство в составе лунных и земных пород;
— вращение Земли и орбита Луны имеют одинаковую ориентацию;
— высокий суммарный угловой момент двух тел;
— существование дисков обломков в других местах нашей Солнечной системы.
Но как именно разыгралось космическое столкновение, остается предметом споров. Традиционная гипотеза предполагает, что, когда Тейя врезалась в Землю, столкновение с планетой разбило Тейю на миллионы осколков, превратив ее в плавающие обломки. Разбитые останки Тейи вместе с испарившимися камнями и газом, вырванными из мантии нашей молодой планеты, медленно смешались в диск, вокруг которого слилась и остыла расплавленная сфера Луны в течение миллионов лет.
Тем не менее, некоторые части картины остаются неизвестными. Один нерешенный вопрос: почему, если Луна в основном состоит из Тейи, многие из ее камней имеют поразительное сходство с найденными на Земле?
Некоторые ученые предположили, что на создание Луны ушло больше испарившихся камней Земли, чем распыленных остатков Тейи, но эта идея создает свои собственные проблемы, например, почему другие модели предполагают, что Луна, состоящая в основном из разрушенных земных камней, будет иметь совершенно другую орбиту, чем ту, которую мы видим сегодня.Чтобы изучить различные возможные сценарии формирования Луны после столкновения, авторы нового исследования обратились к компьютерной программе под названием SPH With Inter-dependent Fine-grained Tasking (SWIFT), которая предназначена для точного моделирования сложной и постоянно меняющейся сети гравитационного поля и гидродинамических сил, которые действуют на большие количества материи. Сделать это точно — непростая вычислительная задача, поэтому ученые использовали для запуска программы суперкомпьютер: систему под названием COSMA (сокращение от «космологическая машина») в Центре распределенных исследований Даремского университета с использованием передовых вычислений (DiRAC).
Используя COSMA для моделирования сотен столкновений Земли и Теи с разными углами, вращениями и скоростями, лунные сыщики смогли смоделировать последствия астрономического краха с более высоким разрешением, чем когда-либо прежде. Разрешение в этих симуляциях задается количеством частиц, которые использует симуляция. По словам Кегеррайса, для гигантских столкновений стандартное разрешение моделирования обычно составляет от 100 000 до 1 миллиона частиц, но в новом исследовании он и его коллеги смогли смоделировать до 100 миллионов частиц.
«Благодаря более высокому разрешению мы можем изучать больше деталей — подобно тому, как большой телескоп позволяет делать снимки далеких планет или галактик с более высоким разрешением, чтобы открывать новые детали», — сказал Кегеррайс.
«Во-вторых, что, возможно, даже более важно, использование слишком низкого разрешения при моделировании может дать вводящие в заблуждение или даже просто неверные ответы», — добавил он.«Вы можете себе представить, что если вы соберете модель автомобиля из игрушечных блоков, чтобы имитировать, как машина может сломаться при аварии, то, если вы используете всего несколько десятков блоков, она может просто идеально расколоться посередине. Но с несколькими тысячами или миллионом блоков вы можете начать комкать и ломать её более реалистично».
Моделирование с более высоким разрешением закрепило мнение исследователей о Луне, которая сформировалась за считанные часы из выброшенных кусков Земли и осколков Тейи. Тем не менее, исследователям придется изучить образцы горных пород и пыли, извлеченные глубоко под поверхностью Луны — цель будущих миссий НАСА «Артемида», — прежде чем они смогут подтвердить, насколько смешанной может быть ее мантия.

«Даже больше образцов с поверхности Луны может быть чрезвычайно полезным для новых и более достоверных открытий о составе и эволюции Луны, которые мы затем сможем проследить до модели, подобной нашей», — сказал Кегеррайс.
«Миссии и исследования, подобные этим и многим другим, постоянно помогают нам исключить больше возможностей и сузить реальную историю как Луны, так и Земли, а также узнать больше о том, как формируются планеты в нашей Солнечной системе и за ее пределами».
Такие исследования могли бы также пролить свет на то, как Земля сформировалась и стала планетой, где обитает жизнь.
«Чем больше мы узнаем о том, как возникла Луна, тем больше мы узнаем об эволюции нашей собственной Земли», — сказал в своем заявлении соавтор исследования Винсент Эке, доцент кафедры физики Даремского университета.
«Их истории переплетены — и могут быть отражены в историях других планет, которые изменились в результате подобных или очень разных столкновений».

Поделитесь с друзьями

Ваша оценка статьи:

1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...

Источники информации

1. Ben Turner «Earth's Moon Could Have Taken Just Hours to Form From a Shattered Mess»






метки статьи:

наверх