Наша Луна, или la Luna, тысячелетиями вдохновляла человечество. Сегодня принято считать, что она образовалась около 4,5 миллиардов лет назад в результате столкновения протопланеты с молодой, расплавленной Землёй. От удара откололся достаточно большой кусок, из которого и сформировалась Луна.
Эту протопланету размером с Марс часто называют Тейя. Уникальное столкновение с Тейей запустило эффект бабочки, повлияв практически на все аспекты истории Земли и современной жизни. Без Луны у нас не было бы приливов и отливов, и, возможно, наши водные предки никогда не вышли бы на сушу.
Содержание
Наша твёрдая, каменистая Луна — редкость. Из трёх ближайших к Солнцу планет только у Земли есть спутник. Она также массивна — её диаметр составляет около четверти земного, что является ещё одной редкостью в нашей Солнечной системе. Большинство спутников начинают формироваться из дисков, подобных кольцам Сатурна. Постепенно они сливаются во всё более крупные сгустки, пока не образуют одну большую сферу. Либо же спутники зарождаются как астероиды, которые захватываются гравитацией пролетающих мимо планет.
Математические расчёты
Некогда спорная, сегодня теория гигантского столкновения подтверждается математическим моделированием. Доктор Джейкоб Кегеррейс, астрофизик из Имперского колледжа Лондона, использует суперкомпьютерные симуляции для изучения гигантских столкновений.
Эти симуляции моделируют раннюю Солнечную систему. Путём повторений, проб и ошибок они исследуют, что могло произойти эоны лет назад. Джейкоб описывает нашу древнюю Солнечную систему как «огромное облако газа, льда и пыли» вокруг Солнца, которое медленно коллапсировало и сгущалось под действием собственной гравитации.
На раннем этапе планеты вроде Юпитера стали гигантскими, и их возросшая гравитация притягивала окружающее вещество. Планеты земной группы, такие как Земля и Венера, формировались иначе. «Они состоят из десятков меньших протопланет», — говорит Джейкоб. — «Маленькие каменистые тела, которые формировались сами по себе, а затем сталкивались друг с другом».
Из малого рождается великое
Ранее предполагалось, что Луна была астероидом, захваченным земной орбитой, или частью Земли, отколовшейся из-за силы её вращения. Джейкоб считает эти теории маловероятными.
«Очень трудно придумать хороший способ вывести на орбиту такую массу, такое количество материала, столько энергии и углового момента, чтобы создать нечто вроде Луны, без гигантского столкновения», — говорит Джейкоб. «Тот факт, что Земля и Луна так похожи, делает привлекательной идею о том, что они произошли из одного и того же материала».
«Это сходство также является настоящим вызовом… потому что во многих симуляциях гигантских столкновений мы не получаем равного смешения материала ударного объекта и прото-Земли», — продолжает он. «У нас пока нет полного объяснения, почему их химические составы сейчас так идентичны».
Лунные расстояния
Луна каждый год немного удаляется от Земли. Это может служить подтверждением гипотезы гигантского столкновения, поскольку исследователи могут отследить историческую траекторию Луны и сопоставить её с данными моделирования.
«То, как эволюционировала орбита Луны и сколько времени ей потребовалось, чтобы отдалиться от Земли, помогает определить, с какой скоростью Земля вращалась после столкновения», — говорит Джейкоб.
«Одна из причин, по которой учёные могут так много узнать, изучая Луну, заключается в том, что она является сравнительно нетронутым небесным телом, сформировавшимся в ранней Солнечной системе». В отличие от Земли, которая представляет собой постоянно меняющуюся массу с погодой и тектоникой плит.
Огромная головоломка
В своих симуляциях Джейкоб использует метод, называемый гидродинамикой сглаженных частиц. «Всё, что вы делаете, — это описываете и моделируете систему с помощью миллионов или даже миллиардов частиц, представляющих этот материал», — объясняет он.
Секунда за секундой компьютер вычисляет, как каждая маленькая частица движется и взаимодействует с гравитацией и давлением. «Мы разрабатываем коды для использования этих впечатляющих суперкомпьютерных машин, чтобы делать это как можно эффективнее и быстрее», — говорит Джейкоб. «Это решение довольно стандартных уравнений, которые мы можем проверять по отдельности, чтобы затем предсказать, что произойдёт в чрезвычайно сложной целостной системе».
Без машины времени чрезвычайно трудно точно определить, что произошло 3,5 миллиарда лет назад. Тем не менее, датированные образцы лунных пород, собранные в ходе миссий «Аполлон», также подтверждают теорию о том, что Земля и Луна когда-то были единым целым.
Подтверждение гипотезы о гигантском столкновении с Тейей — это масштабная задача. Джейкоб считает, что для этого требуется постоянное совершенствование технологий моделирования и максимально возможное изучение системы Земля-Луна. «Это огромная головоломка со множеством различных частей», — говорит он. «Речь идёт об ответах на множество других взаимосвязанных вопросов, а не только о конкретном происхождении Луны».
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.