Hvor mange af jordens måner styrtede tilbage ind i planeten?

I årtier, videnskabsmænd har overvejet, hvordan Jorden erhvervede sin eneste satellit, månen. Mens nogle har hævdet, at det er dannet af materiale, der er gået tabt af Jorden på grund af centrifugalkraft, eller blev fanget af Jordens tyngdekraft, den mest accepterede teori er, at månen blev dannet for omkring 4,5 milliarder år siden, da et objekt på størrelse med Mars (ved navn Theia) kolliderede med en proto-Jorden (alias Giant Impact Hypothesis).

Imidlertid, siden proto-Jorden oplevede mange kæmpe-påvirkninger, flere måner forventes at være dannet i kredsløb omkring den over tid. Spørgsmålet opstår således, hvad skete der med disse måner? Jeg rejser netop dette spørgsmål, et hold et internationalt hold af videnskabsmænd udførte en undersøgelse, hvor de antyder, at disse "måneletter" til sidst kunne have styrtet tilbage ind i Jorden, efterlader kun den, vi ser i dag.

Studiet, med titlen "Moonfalls:Collisions between the Earth and its past moons", for nylig optrådt online og er i øjeblikket ved at blive gennemgået til offentliggørelse af Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society . Undersøgelsen blev ledet af Uri Malamud, en postdoc fra Technion Israeli Institute of Technology, og omfattede medlemmer fra universitetet i Tübingen, Tyskland, og universitetet i Wien.

Af hensyn til deres studie, Dr. Malamud og hans kolleger overvejede, hvad der ville ske, hvis Jorden, i sin tidligste form, havde oplevet flere gigantiske påvirkninger, der var forud for kollisionen med Theia. Hver af disse påvirkninger ville have haft potentialet til at danne en "månelette" under Månen, der ville have interageret gravitationsmæssigt med proto-Jorden, samt eventuelle tidligere dannede måner.

Ultimativt, dette ville have resulteret i måne-måne-måne-sammenlægninger, måneletterne bliver slynget ud af jordens kredsløb, eller månerne, der falder til Jorden. Til sidst, Dr. Malamud og hans kolleger valgte at undersøge denne sidste mulighed, da det ikke tidligere er blevet undersøgt af videnskabsmænd. Hvad mere er, denne mulighed kan have en drastisk indvirkning på Jordens geologiske historie og evolution. Som Malamud indikerede til Universe Today via e-mail:

"I den nuværende forståelse af planetdannelse var de sene stadier af jordisk planetvækst gennem mange gigantiske kollisioner mellem planetariske embryoner. Sådanne kollisioner danner betydelige affaldsskiver, som igen kan blive til måner. Som vi foreslog og understregede i denne og vores tidligere artikler, givet hastigheden af ​​sådanne kollisioner og månernes udvikling – vil eksistensen af ​​flere måner og deres gensidige interaktioner føre til månefald. Det er en iboende, uundgåelig del af den nuværende planetdannelsesteori."

Imidlertid, fordi Jorden er en geologisk aktiv planet, og fordi dens tykke atmosfære fører til naturlig forvitring og erosion, overfladen ændrer sig drastisk med tiden. Som sådan, det er altid vanskeligt at bestemme virkningerne af begivenheder, der skete i de tidligste perioder af Jorden - dvs. Hadean Eon, som begyndte for 4,6 milliarder år siden med Jordens dannelse og sluttede for 4 milliarder år siden.

For at teste, om flere påvirkninger kunne have fundet sted under denne Eon, resulterede i måner, der til sidst faldt til Jorden, holdet gennemførte en række af glatte partikel hydrodynamiske (SPH) simuleringer. De overvejede også en række moonlet-masser, kollisionsanslagsvinkler og indledende proto-jordens rotationshastigheder. I bund og grund, hvis måner faldt til Jorden i fortiden, det ville have ændret proto-Jordens rotationshastighed, hvilket resulterer i dens nuværende sideriske rotationsperiode på 23 timer, 56 minutter, og 4,1 sekunder.

Til sidst, de fandt beviser for, at mens direkte påvirkninger fra store genstande ikke var sandsynlige, kunne der have fundet et antal græsningstidevandskollisioner sted. Disse ville have forårsaget, at materiale og snavs blev kastet op i atmosfæren, som ville have dannet små måner, som derefter ville have interageret med hinanden. Som Malamud forklarede:

"Vores resultater viser dog, at i tilfælde af et månefald, fordelingen af ​​materialet fra månefaldet er ikke engang på Jorden, og derfor kan sådanne kollisioner give anledning til asymmetrier og sammensætningsinhomogeniteter. Som vi diskuterer i avisen, der er faktisk mulige beviser for det sidste – månefald kan potentielt forklare de isotopiske heterogeniteter i stærkt siderofile elementer i terrestriske bjergarter. I princippet kan et månesammenstød også producere en storskala struktur på Jorden, og vi spekulerede i, at en sådan effekt kunne have bidraget til dannelsen af ​​Jordens tidligste superkontinent. Dette aspekt, imidlertid, er mere spekulativ, og det er svært at bekræfte direkte, givet Jordens geologiske udvikling siden de tidlige tider."

Denne undersøgelse udvider effektivt den nuværende og meget populære Giant Impact Hypothesis. I overensstemmelse med denne teori, månen dannet i løbet af de første 10 til 100 millioner år af solsystemet, da de jordiske planeter stadig dannedes. I de sidste faser af denne periode, disse planeter (Merkur, Venus, Jorden og Mars) menes hovedsageligt at være vokset gennem påvirkninger med store planetariske embryoner.

Siden den gang, månen menes at have udviklet sig på grund af indbyrdes jord- og månevande, migrerer udad til sin nuværende placering, hvor det har været siden. Imidlertid, dette paradigme tager ikke hensyn til påvirkninger, der fandt sted før ankomsten af ​​Theia og dannelsen af ​​Jordens eneste satellit. Som resultat, Dr. Malamud og hans kolleger hævder, at det er adskilt fra det bredere billede af jordbaseret planetdannelse.

Ved at tage højde for potentielle kollisioner, der går forud for dannelsen af ​​Månen, de hævder, videnskabsmand kunne have et mere komplet billede af, hvordan både Jorden og månen udviklede sig over tid. Disse resultater kan også have konsekvenser, når det kommer til studiet af andre solplaneter og måner. Som Dr. Malamud antydede, der er allerede overbevisende beviser for, at kollisioner i stor skala påvirkede udviklingen af ​​planeter og måner.

"På andre planeter ser vi beviser for meget store påvirkninger, der producerede topografiske træk på planetskalaen, såsom den såkaldte Mars-dikotomi og muligvis dikotomien af ​​Charons overflade, " sagde han. "Disse måtte opstå fra påvirkninger i stor skala, men lille nok til at lave sub-globale planettræk. Månefald er naturlige forfædre til sådanne påvirkninger, men man kan ikke udelukke nogle andre store nedslag fra asteroider, som kunne frembringe lignende effekter."

Der er også mulighed for, at sådanne kollisioner kan ske i en fjern fremtid. Ifølge nuværende skøn over migrationen, Mars' måne Phobos vil til sidst styrte ind i planetens overflade. Selvom de er små sammenlignet med de påvirkninger, der ville have skabt måner og månen omkring Jorden, denne eventuelle kollision er et direkte bevis på, at månefald fandt sted i fortiden og vil igen i fremtiden.

Kort sagt, historien om det tidlige solsystem var voldsom og katastrofal, med en hel del skabelse som følge af kraftige kollisioner. Ved at have et mere fuldstændigt billede af, hvordan disse påvirkningsbegivenheder påvirkede udviklingen af ​​de terrestriske planeter, vi kan få ny indsigt i, hvordan livbærende planeter blev til. Det her, på tur, kunne hjælpe os med at spore sådanne planeter i ekstrasolsystemer.