Πίστωση: Πανεπιστήμιο Durham
Κορυφαίοι επιστήμονες από το Ινστιτούτο Υπολογιστικής Κοσμολογίας του Πανεπιστημίου Durham έχουν χρησιμοποιήσει τις πιο λεπτομερείς προσομοιώσεις υπερυπολογιστών για να αποκαλύψουν μια εναλλακτική εξήγηση για την προέλευση του φεγγαριού, πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Και αποκάλυψε την ύπαρξη μιας γιγαντιαίας σύγκρουσης μεταξύ της Γης και[{” attribute=””>Mars-sized body could immediately place a Moon-like body into orbit around Earth.
High-end simulations
In their search for scenarios that could explain the present-day Earth-Moon system, the researchers simulated hundreds of different impacts at high resolution, varying the angle and speed of the collision as well as the masses and spins of the two colliding bodies. These calculations were performed using the SWIFT open-source simulation code, run on the DiRAC Memory Intensive service (“COSMA”), hosted by Durham University on behalf of the DiRAC High-Performance Computing facility.
Η πρόσθετη υπολογιστική ισχύς αποκάλυψε ότι οι προσομοιώσεις χαμηλής ανάλυσης μπορούν να χάσουν κρίσιμες πτυχές συγκρούσεων μεγάλης κλίμακας. Χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις υψηλής ανάλυσης, οι ερευνητές μπορούν να ανακαλύψουν χαρακτηριστικά που δεν ήταν προσβάσιμα σε προηγούμενες μελέτες. Μόνο προσομοιώσεις υψηλής ανάλυσης παρήγαγαν τον δορυφόρο που μοιάζει με φεγγάρι και πρόσθετες λεπτομέρειες αποκάλυψαν πώς τα εξωτερικά του στρώματα περιείχαν περισσότερο υλικό προερχόμενο από τη Γη.
Εάν ένα μεγάλο τμήμα της Σελήνης σχηματίστηκε αμέσως μετά τη γιγάντια πρόσκρουση, αυτό θα μπορούσε επίσης να σημαίνει ότι το σημείο τήξης της Σελήνης είναι χαμηλότερο κατά τη διάρκεια του σχηματισμού σε σύγκριση με τις παραδοσιακές θεωρίες όπου η Σελήνη αναπτύχθηκε μέσα στο δίσκο των συντριμμιών γύρω από τη Γη. Ανάλογα με τις λεπτομέρειες της επακόλουθης στερεοποίησης, αυτές οι θεωρίες θα πρέπει να προβλέπουν τις διάφορες εσωτερικές δομές της Σελήνης.
Ο συν-συγγραφέας της μελέτης Vincent Eke είπε: «Αυτή η διαδρομή σχηματισμού θα μπορούσε να βοηθήσει στην εξήγηση της ομοιότητας στην ισοτοπική σύνθεση μεταξύ των σεληνιακών πετρωμάτων που έφεραν πίσω οι αστροναύτες του Απόλλωνα και του μανδύα της Γης. Μπορεί επίσης να υπάρχουν παρατηρήσιμες συνέπειες για το πάχος του σεληνιακού φλοιού, κάτι που θα μας επιτρέψει για να προσδιορίσετε το είδος της σύγκρουσης που συνέβη Συνέβη πιο συχνά».
Επιπλέον, ανακάλυψαν ότι ακόμη και όταν ένας δορυφόρος περνά τόσο κοντά στη Γη που αναμένεται να σχιστεί από «παλιρροϊκές δυνάμεις» από τη βαρύτητα της Γης, ο δορυφόρος μπορεί πραγματικά να επιβιώσει. Στην πραγματικότητα, θα μπορούσε επίσης να προωθηθεί σε μια ευρύτερη τροχιά, ασφαλής από μελλοντική καταστροφή.
Ένα σωρό νέες δυνατότητες
“Αυτό ανοίγει ένα εντελώς νέο σύνολο πιθανών εφαλτηρίων για τη σεληνιακή εξέλιξη”, δήλωσε ο Jacob Kejris, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. “Προχωρήσαμε σε αυτό το έργο χωρίς να γνωρίζουμε ακριβώς ποια θα είναι τα αποτελέσματα αυτών των προσομοιώσεων υψηλής ανάλυσης. Έτσι, στο Εκτός από το μεγάλο άνοιγμα που μπορούν να κάνουν οι τυπικές αποφάσεις Για να σας δώσουμε λάθος απαντήσεις, ήταν πολύ συναρπαστικό το γεγονός ότι τα νέα ευρήματα θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν έναν αινιγματικό, σεληνιακό δορυφόρο σε τροχιά.”
Το φεγγάρι πιστεύεται ότι σχηματίστηκε μετά από σύγκρουση μεταξύ της νεαρής Γης και ενός αντικειμένου μεγέθους του Άρη, που ονομάζεται Theia, πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Οι περισσότερες θεωρίες χτίζουν τη Σελήνη με τη σταδιακή συσσώρευση συντριμμιών από αυτή τη σύγκρουση. Ωστόσο, αυτό αμφισβητήθηκε από μετρήσεις σεληνιακών πετρωμάτων που έδειξαν ότι η σύνθεσή τους είναι παρόμοια με αυτή του μανδύα της Γης, ενώ η πρόσκρουση παράγει συντρίμμια που προέρχονται κυρίως από τη Θεία.
Αυτό το άμεσο δορυφορικό σενάριο ανοίγει νέες δυνατότητες για την αρχική σεληνιακή τροχιά καθώς και την προβλεπόμενη σύνθεση και εσωτερική δομή της Σελήνης. Αυτό μπορεί να βοηθήσει να εξηγηθούν άλυτα μυστήρια, όπως η κλίση της σελήνης σε τροχιά μακριά από τον ισημερινό της Γης. Ή θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα πρώιμο φεγγάρι που δεν είναι πλήρως λιωμένο, κάτι που ορισμένοι επιστήμονες προτείνουν ότι θα μπορούσε να ταιριάζει καλύτερα με τον λεπτότερο φλοιό του.
Οι επόμενες αρκετές σεληνιακές πτήσεις θα αποκαλύψουν νέες ενδείξεις για το είδος της γιγαντιαίας πρόσκρουσης που οδήγησε στο φεγγάρι, το οποίο με τη σειρά του θα μας πει για την ιστορία της ίδιας της Γης.
Η ερευνητική ομάδα περιελάμβανε επιστήμονες[{” attribute=””>NASA Ames Research Centre and the University of Glasgow, UK, and their simulation findings have been published in the Astrophysical Journal Letters.
Reference: “Immediate Origin of the Moon as a Post-impact Satellite” by J. A. Kegerreis, S. Ruiz-Bonilla, V. R. Eke, R. J. Massey, T. D. Sandnes and L. F. A. Teodoro, 4 October 2022, Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847/2041-8213/ac8d96
The research was partly supported by a DiRAC Director’s Discretionary Time award and a Science and Technology Facilities Council (STFC) grant.