Kreditt: Durham University
Banebrytende forskere fra Durham Universitys Institute for Computational Cosmology brukte de mest detaljerte superdatamasimuleringene til nå for å avsløre en alternativ forklaring på Månens opprinnelse, for 4,5 milliarder år siden. Den avslørte at et gigantisk sammenstøt mellom jorden og en[{” attribute=””>Mars-sized body could immediately place a Moon-like body into orbit around Earth.
High-end simulations
In their search for scenarios that could explain the present-day Earth-Moon system, the researchers simulated hundreds of different impacts at high resolution, varying the angle and speed of the collision as well as the masses and spins of the two colliding bodies. These calculations were performed using the SWIFT open-source simulation code, run on the DiRAC Memory Intensive service (“COSMA”), hosted by Durham University on behalf of the DiRAC High-Performance Computing facility.
Den ekstra beregningskraften avslørte at simuleringer med lavere oppløsning kan gå glipp av avgjørende aspekter ved kollisjoner i stor skala. Med høyoppløselige simuleringer kan forskere oppdage funksjoner som ikke var tilgjengelige i tidligere studier. Bare de høyoppløselige simuleringene produserte den månelignende satellitten, og den ekstra detaljen avslørte hvordan dens ytre lag inneholdt mer materiale som stammet fra jorden.
Hvis mye av Månen dannet seg umiddelbart etter det gigantiske nedslaget, kan dette også bety at mindre ble smeltet under dannelsen enn i de tradisjonelle teoriene der Månen vokste innenfor en avfallsskive rundt jorden. Avhengig av detaljene i den påfølgende størkningen, bør disse teoriene forutsi forskjellige indre strukturer for Månen.
Medforfatter av studien, Vincent Eke, sa: “Denne formasjonsruten kan bidra til å forklare likheten i isotopsammensetningen mellom månebergartene som ble returnert av Apollo-astronautene og jordkappen. Det kan også være observerbare konsekvenser for tykkelsen på måneskorpen, noe som vil tillate oss å fastslå ytterligere hvilken type kollisjon som fant sted.»
Dessuten oppdaget de at selv når en satellitt passerer så nær jorden at den kan forventes å bli revet i stykker av “tidevannskreftene” fra jordens tyngdekraft, kan satellitten faktisk overleve. Faktisk kan den også skyves inn i en bredere bane, trygt for fremtidig ødeleggelse.
En rekke nye muligheter
Jacob Kegerreis, hovedforsker for studien, sa: “Dette åpner for en helt ny rekke mulige startsteder for Månens utvikling. Vi gikk inn i dette prosjektet uten å vite nøyaktig hva resultatene av disse svært høyoppløselige simuleringene ville bli. Så på toppen av den store øyeåpneren at standardoppløsninger kan gi deg feil svar, var det ekstra spennende at de nye resultatene kunne inkludere en fristende måne-lignende satellitt i bane.»
Månen antas å ha dannet seg etter en kollisjon mellom den unge jorden og et objekt på størrelse med Mars, kalt Theia, for 4,5 milliarder år siden. De fleste teorier konstruerer Månen ved en gradvis akkumulering av ruskene fra dette støtet. Dette har imidlertid blitt utfordret av målinger av månebergarter som viser at sammensetningen deres er som jordkappen, mens nedslaget produserer rusk som hovedsakelig kommer fra Theia.
Dette scenariet med umiddelbar satellitt åpner nye muligheter for den første månebanen, så vel som den forutsagte sammensetningen og indre strukturen til Månen. Dette kan bidra til å forklare uløste mysterier som Månens skrå bane bort fra Jordens ekvator; eller kunne produsere en tidlig måne som ikke er helt smeltet, noe noen forskere foreslår kan være en bedre match for dens tynne skorpe.
De mange kommende måneoppdragene skulle avsløre nye ledetråder om hva slags gigantiske nedslag som førte til Månen, som igjen vil fortelle oss om selve jordens historie.
Forskerteamet inkluderte forskere ved[{” attribute=””>NASA Ames Research Centre and the DOI: 10.3847/2041-8213/ac8d96
The research was partly supported by a DiRAC Director’s Discretionary Time award and a Science and Technology Facilities Council (STFC) grant.