Астрономія
Астрономія

Маса Місяця залежала від швидкості обертання тіла, що зіткнулося із протоземлею

Дослідники створили симуляцію ударного формування Місяця, яка враховує обертання гіпотетичного тіла розміром з Марс, що зіткнулося із Землею. Про це вони пишуть у журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Виявилося, що в залежності від швидкості обертання цього тіла, кількість викинутого матеріалу, який потім сформував Місяць, могла бути різною. Серед отриманих результатів є і той, що відповідає дійсному розміру Місяця та його внутрішньому складу.

Dana Berry/SwRI

Dana Berry/SwRI

Що ми знаємо про формування Місяця?

Одна з найпоширеніших гіпотез припускає, що Місяць сформувався внаслідок зіткнення тіла розміром з Марс із протоземлею. Цей гіпотетичний об’єкт називають Тейя. Удар відбувся під кутом, після чого частина матеріалу Землі та Тейі викинулася на орбіту. Невдовзі під дією гравітації з цих уламків сформувався Місяць. Зазвичай вважається, що обертання Землі та Місяця також походить від цього удару, а протоземля і Тейя до цього не оберталися. Попередні дослідження вивчали альтернативу такій канонічній ударній моделі. Зокрема, мантія Землі та зразки Місяця містять однакові ізотопи, тож вчені намагалися створити модель, у якій більша частка протоземного матеріалу викинулася в протомісячний диск через обертання протоземлі. Дослідження впливу обертання тіл на їхнє зіткнення є складним завданням, адже вимагає багатьох моделювань, в яких надійно генеруються як початкове обертання, так і внутрішній склад об’єктів.

Яке дослідження провели вчені?

Дослідники проводили симуляції для відстеження переміщення матеріалу з ранньої Землі та Тейі протягом чотирьох днів після їхнього зіткнення. Імітація давала різні результати залежно від швидкості та напрямку початкового обертання Тейі. Коли цей об’єкт обертався у напрямку, протилежному напрямку удару, результатом було його злиття із Землею. В іншому випадку удар призводив до утворення великої кількості уламків та вкикидання більшої частини матеріалу Тейі.

Удар з урахуванням обертання Тейі. Sergio Ruiz-Bonilla

Удар з урахуванням обертання Тейі. Sergio Ruiz-Bonilla

У симуляції, коли Тейя не оберталася, зіткнення призвело до скупчення матеріалу масою усього близько 80 відсотків маси Місяця, тоді як при додаванні повільного обертання утворювався об’єкт, схожий на Місяць. Цей змодельований об’єкт також мав невелике залізне ядро, що становило близько 1% його маси — так само, як і у Місяця. Зовнішній шар об’єкта складався із матеріалів ранньої Землі та Тейі.