|
Луна могла сформироваться всего за пять часов
|
|
|
|
Новое моделирование, проведенное Юго-Западным исследовательским институтом (Southwest Research Institute, SwRI) в сотрудничестве с учеными из Аризонского университета, показывает фундаментальные различия в том, как могла образоваться Луна в результате гигантского столкновения, сформировавшего систему Земля — Луна. В новых результатах используются самые современные вычислительные методы, учитывающие прочность материалов двух столкнувшихся планет. Эти модели столкновения могут изменить представления исследователей о том, как формировалась Луна, и помочь определить время, когда произошло это событие. Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters.
|
|
|
|
«Мы обнаружили, что геологические особенности протолуны размером с Марс имеют значение, — говорит доктор Адин Дентон, бывший стипендиат постдокторской программы NASA в SwRI, а ныне постдокторант в отделе изучения Солнечной системы и космических исследований SwRI. — Когда вы моделируете столкновение Земли и Луны как тел с геологическими свойствами, это меняет процесс формирования Луны в результате столкновения — раньше мы считали, что это не имеет значения».
|
|
|
|
Более ранние исследования сценария гигантского столкновения включали в себя основополагающую статью 2001 года, написанную доктором Робином Кэнапом, вице-президентом отдела изучения Солнечной системы и космических исследований Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо, и доктором Эриком Асфаугом, профессором Аризонского университета и соавтором нынешнего исследования.
|
|
|
|
|
|
|
В ходе этого исследования было установлено, что объект размером с Марс, Тейя, мог столкнуться с Землёй, в результате чего образовалась система Земля — Луна. Однако в этих симуляциях и последующих моделях гигантских столкновений не учитывалась прочность материалов, которая, как считалось, не имеет значения при таких высокоэнергетических столкновениях.
|
|
|
|
Дентон и её команда пересмотрели эту гипотезу, впервые применив современные вычислительные методы, учитывающие зависимость прочности материалов от температуры.
|
|
|
|
Температура влияет на результат.
|
|
|
|
"Модели были усовершенствованы таким образом, чтобы учитывать прочность материалов, что очень важно при изучении столкновений между телами меньшего размера, например астероидами, или при изучении моей предыдущей работы о формировании системы Плутон — Харон, — говорит Дентон. — Мы не были уверены, имеет ли это значение для Луны. Проведя симуляции, мы обнаружили, что на самом деле это имеет довольно большое значение".
|
|
|
|
Более горячие тела менее прочные, чем холодные, и команда обнаружила, что формирование Луны зависит от температуры сталкивающихся тел. В некоторых сценариях в течение нескольких часов после столкновения образуется полностью неповрежденная Луна, в то время как в других вокруг Земли образуется протолунный диск, который со временем в конечном итоге образует Луну.
|
|
|
|
Поскольку протопланеты, как правило, с возрастом нагреваются и остывают, это устанавливает новую важную связь между временем гигантского столкновения и природой первоначального состояния и сборки Луны.
|
|
|
|
"В зависимости от того, насколько горячи были Земля и Тейя перед столкновением, удар может разрушить Тейю и образовать этот массивный диск из обломков, который в конечном итоге сформирует Луну", - сказал Дентон. "Но когда я использовал те же параметры, что и при первоначальном моделировании столкновения, вплоть до одинаковой температуры внутри обоих тел, примерно через пять часов появилась неповрежденная луна".
|
|
|
|
В то время как в предыдущих моделированиях наблюдались результаты с неповрежденной Луной, эта работа впервые показала, что прочность материала и температура играют центральную роль в том, сформируется ли Луна неповрежденной или будет собрана из материала, обработанного в пределах протолунного диска.
|
|
|
|
"Эти удивительные и захватывающие новые результаты предполагают потенциальную связь между физическими свойствами Луны сегодня, включая, возможно, содержание в ней летучих веществ, и тепловым состоянием Земли и Тейи во время гигантского столкновения", - сказал Кануп, который не принимал участия в исследовании. "Это, в свою очередь, может помочь ученым лучше определить, когда произошло лунообразование".
|
|
|
|
Как и в случае с предыдущими моделями, вопрос о том, почему Земля и Луна имеют схожий химический состав, остается открытым. Возможное объяснение состоит в том, что Тейя и протоземля сформировались из одной и той же области протопланетного диска, в то время как Марс, химический состав которого отличается от состава Земли и Луны, сформировался дальше от них.
|
|
|
|
«Поскольку Земля и Марс сформировались в одном и том же районе Солнечной системы, их можно сравнить с братьями и сестрами, — говорит Дентон. — Луна и Земля больше похожи на разнояйцевых близнецов».
|
|
|
|
Источник
|
