Ученые из Института вычислительной космологии Даремского университета использовали самое детальное суперкомпьютерное моделирование, чтобы раскрыть альтернативное объяснение происхождения Луны: гигантское столкновение немедленно вывело луноподобное тело на орбиту вокруг Земли. Исследователи смоделировали сотни различных столкновений, варьируя угол и скорость столкновения, а также массы и вращения двух сталкивающихся тел в поисках сценариев, которые могли бы объяснить современную систему Земля-Луна. Эти расчеты были выполнены с использованием кода моделирования с открытым исходным кодом SWIFT, запущенного в сервисе DiRAC Memory Intensive («COSMA»), размещенном Даремским университетом от имени центра высокопроизводительных вычислений DiRAC.
Дополнительная вычислительная мощность показала, что моделирование с более низким разрешением может упустить важные аспекты крупномасштабных столкновений, что позволяет исследователям обнаруживать особенности, которые не были доступны в предыдущих исследованиях. Только моделирование с высоким разрешением дало луноподобный спутник, а дополнительные детали показали, насколько его внешние слои были богаче материалом, происходящим с Земли. Если большая часть Луны сформировалась сразу после гигантского удара, то это также может означать, что во время формирования расплавилась меньше, чем в стандартных теориях, согласно которым Луна росла внутри обломочного диска вокруг Земли. В зависимости от деталей последующего затвердевания эти теории должны предсказывать различные внутренние структуры Луны.
Соавтор исследования Винсент Эке сказал: «Этот путь формирования может помочь объяснить сходство изотопного состава между лунными породами, возвращенными астронавтами Аполлона, и мантией Земли. Также могут быть наблюдаемые последствия для толщины лунной коры. , что позволило бы нам определить тип произошедшего столкновения». Кроме того, они обнаружили, что даже когда спутник проходит так близко к Земле, что можно было бы ожидать, что он будет разорван на части «приливными силами» земного притяжения, спутник на самом деле может не только выжить, но и быть вытолкнутым на более широкую орбиту. в безопасности от будущего разрушения. Ведущий исследователь Джейкоб Кегеррайс сказал: «Это открывает совершенно новый диапазон возможных отправных точек для эволюции Луны. Мы приступили к этому проекту, не зная точно, какими будут результаты этих симуляций с очень высоким разрешением, вдобавок к большому открытию, что стандартные разрешения могут дать вам неправильные ответы, было особенно интересно, что новые результаты могут включать дразнящий луноподобный спутник на орбите».
Считается, что Луна образовалась 4,5 миллиарда лет назад в результате столкновения молодой Земли с объектом размером с Марс под названием Тейя. Большинство теорий создают Луну путем постепенного накопления обломков от этого удара. Однако это было поставлено под сомнение измерениями лунных пород, показывающими, что их состав подобен составу мантии Земли, в то время как в результате удара образуются обломки, которые в основном исходят от Тейи. Этот сценарий с непосредственным спутником открывает новые возможности для начальной лунной орбиты, а также для предсказанного состава и внутренней структуры Луны. Многие предстоящие лунные миссии должны раскрыть новые подсказки о том, какое гигантское столкновение привело к Луне, что, в свою очередь, расскажет нам об истории самой Земли. В исследовательскую группу входили ученые из Исследовательского центра Эймса НАСА и Университета Глазго, Великобритания, и результаты их моделирования были опубликованы в Astrophysical Journal Letters.
