Model impaktního formování Měsíce

Model impaktního formování Měsíce (používá se také termín „Model of a megaimpact“ [1] [2] , „Giant kolize“ (z angl.  Giant impact ) atd. je běžnou hypotézou vzniku Měsíce . Podle tohoto modelu Měsíc vznikl v důsledku srážky mladé Země s objektem podobným velikosti Marsu [3] . Tento hypotetický objekt se někdy nazývá Theia , po jedné ze sester Titanide , matce Helia , Eos a Selene (měsíc).

Tuto hypotézu podporuje chudoba Měsíce v těkavých prvcích, malá velikost jeho jádra sulfidu železa , úvahy související s momentem hybnosti systému Země-Měsíc [3] , vzorky měsíční půdy naznačující, že povrch Měsíce byl kdysi roztavené a také důkazy o podobných srážkách v jiných hvězdných systémech.

Existuje však několik otázek souvisejících s touto hypotézou, které nedostaly vysvětlení. Patří mezi ně: nedostatek očekávaných procent těkavých látek, oxidů železa nebo siderofilů v lunárních vzorcích a nedostatek důkazů, že Země kdysi měla magmatické oceány , vyplývající z této hypotézy.

Údaje získané v rámci programu Apollo , podle kterých se poměr izotopů titanu v měsíčních vzorcích shoduje se zemským, vyžadují revizi stávajících modelů formování Měsíce s přihlédnutím k izotopové homogenitě. V současné době existuje několik modifikací srážkové teorie, které nám umožňují vysvětlit tuto homogenitu. Konkrétně Theia by mohla být hmotnější, než se dosud předpokládalo, nebo by se mohl měsíc ochlazovat déle [4] .

Teorii obřího dopadu poprvé předložili William K. Hartmann a Donald R. Davis v roce 1975 v článku [5] publikovaném v časopise Icarus .

Scénář srážky

Krátce po svém vzniku se Země srazila s protoplanetou Theia. Úder nepadl do středu, ale pod úhlem (téměř tečně). V důsledku toho se jádra planet spojila a fragmenty jejich silikátových plášťů byly vyvrženy na oběžnou dráhu blízko Země [7] . Proto-měsíc se z těchto úlomků shromáždil a začal obíhat s poloměrem asi 60 000 km .

V důsledku nárazu Země prudce vzrostla rychlost rotace (jedna otáčka za 5 hodin) a znatelný sklon osy rotace . . Měl se na něm vytvořit velký oceán magmatu [7] . Několik procent hmoty Země bylo vyvrženo ze systému Země-Měsíc [8] .

Takovou kolizi dokládají vzorky měsíčních hornin sesbírané posádkami kosmické lodi Apollo , které jsou složením izotopů kyslíku téměř totožné s látkou zemského pláště. . Při chemickém studiu těchto vzorků nebyly nalezeny těkavé sloučeniny ani lehké prvky ; předpokládá se, že se „vypařily“ při extrémně silném ohřevu , který vznik těchto hornin provázel. Seismometrie na Měsíci měřila velikost jeho železno - niklového jádra , které se ukázalo být menší, než naznačovaly jiné hypotézy o vzniku Měsíce (například hypotéza o současném vzniku Měsíce a Země). Přitom takto malá velikost jádra dobře zapadá do kolizní teorie, ve které se má za to, že Měsíc vznikl především z lehčí hmoty zemského pláště vyvržené při dopadu a tělesa, které se s ním srazilo, a těleso, které se s ním srazilo. zatímco těžké jádro tohoto těla kleslo a splynulo s jádrem země.

Kromě samotného faktu existence Měsíce teorie vysvětluje i deficit v zemské kůře felsických („světlých“) a intermediálních hornin, které nestačí zcela pokrýt povrch Země. V důsledku toho máme kontinenty tvořené relativně lehkými felsickými horninami a oceánské pánve tvořené tmavšími, těžšími kovy nesoucími horninami. Takový rozdíl ve složení hornin v přítomnosti vody umožňuje fungování systému tektonického pohybu litosférických desek , které tvoří zemskou kůru .

Předpokládá se také, že náklon zemské osy a rotace samotné země jsou výsledkem této konkrétní kolize.

Datování kolize

Podle Carstena Münkera a kol . _ _ _ _ , a Měsíc musel být mladší než Sluneční soustava je stará jen asi 30 milionů let [10] .

William Bottke a kol _

Podle výsledků Melanie Barboni et al.(2017), založených na uranovo-olověném datování zirkonů z měsíčních hornin, byl Měsíc diferencován a většinou ztuhl již při 4,51 Ga, z čehož vyplývá, že „obří impakt“ a vznik Měsíce došlo během prvních 60 ± 10 milionů let existence sluneční soustavy [11] .

Theia

Podle některých[ koho? ] , srážka tělesa velikosti Marsu se Zemí v takovém úhlu , aby nedošlo ke zničení planety , v kombinaci s „šťastným“ úhlem sklonu zemské osy (který zajišťuje změnu ročního období ), plus vytvoření podmínek pro silnou litosférickou tektoniku (která zajišťuje reprodukci „cyklu uhlíku“ ) — to vše může být argumentem ve prospěch nízké pravděpodobnosti vzniku života obecně, a tedy extrémně nízké pravděpodobnosti vzniku života. existence života v nejbližších oblastech vesmíru. Tato hypotéza se nazývá „ hypotéza jedinečné Země “.

V článku publikovaném v roce 2004 však Edward Belbruno a Richard Gott navrhli, že hypotetická protoplaneta Theia, která se srazila se Zemí, se mohla zformovat v jednom z Lagrangeových bodů Země - Slunce  -L 4 nebo L 5 systému , a pak jít do neuspořádané oběžné dráhy, například v důsledku gravitačních poruch z jiných planet, a zasáhnout Zemi víceméně nízkou rychlostí [12] .

Takový mechanismus výrazně zvyšuje pravděpodobnost setkání nebeského tělesa se Zemí při požadovaných srážkových parametrech. Simulace Dr. Robina Canapa z roku 2005 ukázala , že Plutův měsíc Charon mohl také vzniknout asi před 4,5 miliardami let srážkou mezi Plutem a jiným tělesem Kuiperova pásu o průměru 1 600 až 2 000 km , které planetu zasáhlo rychlostí 1 km . /s Canap naznačuje, že takový proces formování planetárních satelitů mohl být v mladé sluneční soustavě běžný . Takové planety na nestabilních drahách po vzniku planetární soustavy velmi rychle mizí a rotace současných planet se dá vysvětlit tímto mechanismem.

V tomto případě „hypotéza unikátní Země“ vychází ze správné polohy planety v našem hvězdném systému , velkého množství kapalné vody na povrchu a těžkého satelitu na nízké oběžné dráze, který stabilizuje zemskou osu a vytváří obří příliv a odliv. a mísí obsah oceánu po miliardu let .

Poznámky

  1. Vityazev A.V., Pechernikova G.V., Safronov V.S. Terestrické planety. - Věda. - M. , 1990. - S. 200-201. — ISBN 5-02-014070-8 .
  2. Levin A. Krásná Selena . Získáno 4. července 2011. Archivováno z originálu 25. září 2015.
  3. 1 2 Herwartz D., Pack A., Friedrichs B., Bischoff A. Identifikace obřího impaktoru Theia v měsíčních horninách // Věda. - 2014. - Sv. 344, č. 6188 . - S. 1146-1150. - doi : 10.1126/science.1251117 . - . — PMID 24904162 .
  4. Hypotéza impaktního formování Měsíce byla zpochybněna . Získáno 23. června 2020. Archivováno z originálu dne 12. dubna 2021.
  5. Hartmann WK, Davis DR (1975). „Satelitní velikosti planetesimál a lunární původ“ . Ikar . 24 (4): 504-514. Bibcode : 1975Icar...24..504H . DOI : 10.1016/0019-1035(75)90070-6 .
  6. Ross, MN Evoluce lunární oběžné dráhy se ztrátou závislou na teplotě a frekvenci : [ eng. ]  / MN Ross, G. Schubert // Journal of Geophysical Research. - 1989. - Sv. 94, č.p. B7. — S. 9533–9544. - doi : 10.1029/JB094iB07p09533 .
  7. 1 2 3 Münker C., Pfänder JA, Weyer S. et al. Evoluce planetárních jader a systému Země-Měsíc z Nb/Ta systematiky // Věda. - 2003. - Sv. 301, č. 5629 . - S. 84-87. - doi : 10.1126/science.1084662 . - . — PMID 12843390 .
  8. 1 2 Bottke WF, Vokrouhlický D., Marchi S. et al. Datování události dopadu formování Měsíce s asteroidními meteority  // Science. - 2015. - Sv. 348, č. 6232 . - S. 321-323. - doi : 10.1126/science.aaa0602 . — . — PMID 25883354 .
  9. Münker C., Pfänder JA, Büchl A., Weyer S., Mezger K. Vznik planetárních jader a načasování oddělování Měsíce: omezení z vysoce přesných měření Nb/Ta v meteoritech a pozemských vzorcích // EGS - AGU - EUG Joint shromáždění, abstrakty ze setkání konaného v Nice, Francie, 6. - 11. dubna 2003, abstrakt id.12002. - 2003. - .
  10. Kleine T., Münker C., Mezger K., Palme H. Rychlá akrece a časná formace jádra na asteroidech a terestrických planetách z Hf–W chronometrie // Nature. - 2002. - Sv. 418, č. 6901 . - S. 952-955. - doi : 10.1038/nature00982 . — . — PMID 12198541 .
  11. Barboni M., Boehnke P., Keller B. et al. Časné formování Měsíce před 4,51 miliardami let  // Science Advances. - 2017. - Sv. 3, č. 1 . - doi : 10.1126/sciadv.1602365 . — .
  12. [https://web.archive.org/web/20200609095612/https://arxiv.org/abs/astro-ph/0405372 Archivováno 9. června 2020 na Wayback Machine [astro-ph/0405372] Where Did The Měsíc pochází?]

Literatura

Odkazy