W latach 70-tych powstała teoria mówiąca iż Księżyc powstał w wyniku uderzenia w Ziemię ciała wielkości Marsa. Przeprowadzane ostatnio badania zdają się wskazywać, że rzeczywiście tak mogło być.

Symulacje komputerowe zostały przeprowadzone w Southwest Research Institute (SwRI) i w Uniwersytecie w Kalifornii w Santa Cruz (UCSC). Wskazują one, iż pojedyncze uderzenie obiektu wielkości Marsa mogło doprowadzić do powstania Księżyca mającego niską zawartość żelaza oraz do nadania całemu układowi obserwowanego momentu pędu.

System Ziemia – Księżyc jest pod wieloma względami niezwykły. Księżyc ma niską średnią gęstość w porównaniu z Merkurym, Wenus, Ziemią i Marsem. Wskazuje to na brak w jego wnętrzu mającego dużą gęstość żelaza. Jeśli w jądrze Księżyca w ogóle jest żelazo to jego zawartość wynosi jedynie kilka procent (w ziemskim jądrze jest około 30 procent tego pierwiastka).

Moment pędu układu (zawarty w obrocie Ziemi i ruchu obiegowym Księżyca) jest dość duży i wskazuje na to iż początkowy okres obrotu naszej planety mógł wynosić około 5 godzin.

Wcześniejsze modele wskazywały na dwie klasy obiektów, które mogły doprowadzić do powstania ubogiego w żelazo Księżyca lecz oba te modele stwarzały więcej problemów niż model zakładający pojedynczy obiekt o rozmiarach Marsa. Pierwszy model zakładał uderzenie z momentem pędu dwukrotnie większym niż moment pędu układu Ziemia – Księżyc. Ten model wymagał jednak założenia późniejszych wydarzeń (takich jak drugie uderzenie). Drugi model zakładał, że uderzenie nastąpiło wtedy, gdy masa Ziemi była równa zaledwie połowie jej obecnej masy i że druga połówka została “dobudowana” po powstaniu Księżyca. Jednak wtedy Księżyc powinien zawierać więcej żelaza gdyż po swoim powstaniu również “ściągnąłby” na siebie dużą ilość materii.

Model zastosowany w SwRI i UCSC używa techniki nazywanej gładką hydrodynamiką cząsteczkową (SPH). W tym modelu zderzające się ciała niebieskie traktowane są jako zbiory sfer, w których oddziaływania termodynamiczne i grawitacyjne śledzone są jako funkcje czasu.

Nowe obliczenia pokazują, że ciało o masie jednej dziesiątej masy naszej planety mogło wyrwać z Ziemi wystarczającą ilość ubogiej w żelazo materii aby mógł z niej powstać Księżyc. Jednocześnie takie zderzenie pozostawiałoby Ziemię z odpowiednią masą i szybkością obrotu.

Profesor Erik Asphaug z UCSC stwierdził, że jego i współpracowników model wymaga mniejszej niż w poprzednich modelach masy ciała uderzającego i dzięki temu staje się bardziej prawodpodobny.

Poznanie sposobu w jaki utworzył się Księżyc jest bardzo ważne dla zrozumienia historii powstania Układu Słonecznego. Można na jego podstawie wnioskować, że wielkie zderzenia są typowymi wydarzeniami zachodzącymi przy tworzeniu się planet.

“Istnienie Księżyca jest bardzo istotne dla życia, które powstało na Ziemi, gdyż nasz naturalny satelita stabilizuje kąt pod jakim nachylona jest oś obrotu Ziemi” – stwierdził doktor Robin Canup z SwRI, jeden z twórców omawianego modelu.

Autor

Michał Matraszek