Przejdź do głównej zawartości

Nowa teoria dotycząca powstania Księżyca

Nowa teoria olbrzymiego impaktu zakłada, że Księżyc mógł powstać z wyparowanych resztek po kolizji Ziemi z innym ciałem planetarnych rozmiarów.


Większość planetologów jest zgodna co do tego, że Księżyc powstał, kiedy ciało wielkości planety uderzyło w Ziemię już po tym, gdy ta całkowicie się uformowała. Jednak nie zgadzają się co do całej reszty. Teraz grupa badaczy wpadła na pomysł, który przedstawia teorię mówiącą, że jeżeli gigantyczne uderzenie najpierw całkowicie zatarło Ziemię, Księżyc mógł powstać z wyparowanych pozostałości naszej planety.

Najdłużej obowiązująca teoria, opracowana w latach ‘70. proponuje, że obiekt o masie Marsa wystrzelił duże ilości skał na orbitujący pierścień, który łączył się, tworząc Księżyc. Księżyc w większości zbudowany był z materii płaszcza impaktora. Kąt uderzenia nadał układowi Ziemia-Księżyc jego aktualny moment pędu.

Jednak z biegiem lat pojawił się problem z tą teorią. Po pierwsze astronomowie nie znaleźli żadnego chemicznego śladu impaktora. Zamiast tego pomiary stosunków izotopów różnych pierwiastków – takich, jak trzy izotopy tlenu: 16O, 17O i 18O – pokazują, że Księżyc i Ziemia są wykonane z dokładnie tego samego materiału. Jest to dziwne, ponieważ wszystkie inne ciała Układu Słonecznego o znanych proporcjach izotopowych mają własne odrębne sygnatury.

Naukowcy próbowali wymyślić mechanizm, który mógłby zamaskować sygnaturę impaktora lub zmieszać ją z wystarczającą ilością ziemskiej materii tak, aby stały się nie do odróżnienia. Istnieje wiele możliwych mechanizmów: mieszanie podczas i po uderzeniu, bardziej energetyczne uderzenie, które może spowodować, że więcej materii Księżyca przybędzie z Ziemi, czy nawet wiele uderzeń, zamiast pojedynczego.

W 2017 roku naukowcy poszli o krok dalej i zaproponowali radykalnie nowe podejście. Opracowali modele komputerowe pokazujące, że gdy zderzają się dwa obiekty o masie planetarnej, jednym z możliwych rezultatów jest to, że stają się synestią, masą wyparowanego kamienia i metalu, który przybrał kształt torusa z bogatym w metale wybrzuszeniem centralnym. Wybrzuszenie jest ocalałym jądrem planety i jest połączone z zewnętrznym torusem zbudowanym głównie ze skał krzemianowych, które szybko rotują i rozszerzają się poza orbitę księżycową. 

Synestia mogła działać jako ostateczny mikser – impaktor i uderzone ciało osiągnęłyby niemal całkowitą równowagę chemiczną. Naukowcy badali, jak wyglądała ziemska synestia i jak dobrze ich model pasuje do niektórych kluczowych obserwowalnych układów takich, jak Księżyc-Ziemia.

W tym modelu Księżyc tworzy się wewnątrz orbity torusa synestii. W miarę, jak skalna para emituje ciepło i ochładza się, zaczyna kondensować w kropelki ciekłej skały. Kawałki litej skały wyrzucone na orbitę przez uderzenie działają jak substancje aktywne akreujące kropelki rosnące w księżyce, które ostatecznie zlewają się ze sobą. W końcu synestia skurczyła się pod księżycową orbitą, pozostawiając w pełni uformowany, jednak wciąż stopiony Księżyc.

Kluczowym ograniczeniem każdego scenariusza pochodzenia Księżyca jest wyjaśnienie, dlaczego ma on tak mało, w porównaniu do Ziemi, pierwiastków lotnych, takich jak tlen i dwutlenek węgla. Naukowcy oszacowali, że torus synestii osiągnąłby wysoką temperaturę i ciśnienie. W miarę ochładzania, najłatwiejsze do odparowania elementy pozostają w fazie gazowej dłużej, więc mniej z nich trafia do Księżyca.

Jeżeli wydarzenia dotyczące formowania się Księżyca są bardziej prawdopodobne, dlaczego nie widzimy większych księżyców wokół planet typu ziemskiego? Prawdopodobnie dlatego, że nasza próbka jest zbyt mała. Być może trzeba poczekać, aż będziemy mogli badać egzoplanety, aby dowiedzieć się, jak powszechne są duże księżyce.

Do tej pory model synestii wywołał mieszane reakcje w szeregach planetologów. Niektórzy z nich przyjmują to jako potencjalne rozwiązanie ograniczeń teorii olbrzymich uderzeń, ale inni pozostają sceptyczni. 

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…