Temperatura Ziemi i Thei mogła wpłynąć na formowanie Księżyca
Naukowcy z Southwest Research Institute (SwRI) oraz University of Arizona ponownie przeanalizowali scenariusz gigantycznego zderzenia prowadzącego do powstania układu Ziemia–Księżyc. W swoich obliczeniach zastosowali zaawansowane metody numeryczne, pozwalające uwzględnić wytrzymałość materiałów budujących oba ciała. Rezultaty wskazują, że czynnik ten może mieć znaczenie dla rekonstrukcji procesu powstawania Księżyca oraz ustalenia czasu, w którym doszło do kolizji. Wyniki pracy opublikowano w czasopiśmie „The Astrophysical Journal Letters”.
W analizach wzięto również pod uwagę stan geologiczny Ziemi i Thei przed zderzeniem. Badacze sprawdzili, jak właściwości tych ciał wpływały na rezultat kolizji i dalsze formowanie naturalnego satelity Ziemi. We wcześniejszych modelach zakładano, że tego rodzaju właściwości nie mają istotnego znaczenia podczas tak gwałtownego wydarzenia.
Hipoteza gigantycznego zderzenia zakłada, że we wczesnym Układzie Słonecznym w Ziemię uderzyło ciało o rozmiarach zbliżonych do Marsa, któremu nadano nazwę Theia. W następstwie tej kolizji miał powstać układ Ziemia–Księżyc. Dotychczasowe obliczenia nie uwzględniały jednak wytrzymałości materiałów budujących oba obiekty, ponieważ uznawano, że przy tak dużej energii zderzenia nie będzie ona miała większego znaczenia.
Inne warunki początkowe prowadzą do różnych rezultatów
W nowym badaniu naukowcy powrócili do tego scenariusza, wykorzystując obliczenia uwzględniające zależność właściwości geologicznych materiału od temperatury.
Wytrzymałość materiałów jest obecnie uwzględniana w wielu modelach dotyczących zderzeń ciał niebieskich. Ma ona szczególne znaczenie podczas analiz kolizji mniejszych obiektów, między innymi asteroid, oraz w symulacjach opisujących formowanie układów planetarnych. W przypadku narodzin Księżyca nie było jednak jasne, czy również należy brać ją pod uwagę. Wyniki nowych obliczeń wskazały, że jej znaczenie w tym procesie było duże.
Z przeprowadzonych symulacji wynika, że temperatura ciał uczestniczących w kolizji wpływała na jej rezultat. Materia o wyższej temperaturze charakteryzuje się mniejszą wytrzymałością niż chłodniejszy materiał. W części przeanalizowanych wariantów Księżyc pojawiał się jako już uformowane ciało zaledwie kilka godzin po zderzeniu. W pozostałych przypadkach wokół Ziemi powstawał dysk materii, z którego protoksiężyc formował się później.
Protoplanety na początku swojego istnienia są zazwyczaj gorące, a następnie stopniowo tracą ciepło. Wyniki symulacji wskazują więc na zależność pomiędzy momentem gigantycznego zderzenia a stanem termicznym Ziemi i Thei oraz późniejszym sposobem powstania Księżyca.
Rezultat kolizji zależał od tempera