Vuosikymmenien ajan tutkijat ovat pohtineet, kuinka Maa hankki ainoan satelliittinsa, Kuun. Vaikka jotkut ovat väittäneet, että se muodostui materiaalista, jonka Maa oli menettänyt keskipakoisvoimien takia, tai oli vangittu maan painon vaikutuksesta, laajimmin hyväksytty teoria on, että Kuu muodostui suunnilleen 4,5 miljardia vuotta sitten, kun Marsin kokoinen esine (nimeltään Theia) törmäsi proto-Earthilla (alias. jättiläinen vaikutushypoteesi).
Koska proto-Earth on kokenut monia jättiläisvaikutuksia, useiden kuutien odotetaan muodostuvan sen ympäri kiertoradalla ajan myötä. Näin ollen herää kysymys, mitä näille kuille tapahtui? Tämän kysymyksen herättäessä kansainvälisen tutkijaryhmän ryhmä teki tutkimuksen, jossa he ehdottivat, että nämä ”moonletit” olisivat voineet lopulta kaatua takaisin Maahan, jättäen vain sen, minkä näemme tänään.
Tutkimus, jonka otsikko on ”Kuukaudet: Maan ja sen aikaisten kuukausien väliset törmäykset”, ilmestyi äskettäin verkossa, ja se on hyväksytty julkaisemiseen Kuukausittaiset ilmoitukset Royal Astronomical Society -tapahtumasta. Tutkimusta johti Uri Malamud, tutkijatohtori Israeli Technion -instituutista, ja tutkimukseen osallistui Tübingenin yliopiston (Saksa) ja Wienin yliopiston jäseniä.
Tutkimuksensa vuoksi tohtori Malamud ja hänen kollegansa - professori Hagai B. Perets, tohtori Christoph Schafer ja tohtorikoulutettava Christoph Burger - harkitsivat, mitä tapahtuisi, jos maapallon sen varhaisessa muodossa olisit kokenut useita jättiläismäisiä iskuja, jotka edeltivät törmäystä Theian kanssa. Jokaisella näistä vaikutuksista olisi ollut mahdollisuus muodostaa sub-Lunar-massa ”moonlet”, joka olisi ollut vuorovaikutuksessa painopisteen kanssa Maan kanssa, samoin kuin mahdolliset aiemmin muodostetut moonletit.
Viime kädessä tämä olisi johtanut moonlet-moonlet -fuusioihin, moonlet karkaantuneena maan kiertoradalta tai moonlet putoamasta maan päälle. Loppujen lopuksi tohtori Malamud ja hänen kollegansa päättivät tutkia viimeksi mainittua mahdollisuutta, koska tutkijat eivät ole aiemmin tutkineet sitä. Lisäksi tällä mahdollisuudella voi olla raju vaikutus Maan geologiseen historiaan ja evoluutioon. Kuten Malamud ilmoitti Space Magazinelle sähköpostitse:
”Nykyisessä maapallon muodostumisen käsityksessä maanpäällisen planeetan kasvun myöhäiset vaiheet tapahtuivat monien planeettaalkioiden välisten jättiläismäisten törmäysten kautta. Tällaiset törmäykset muodostavat merkittäviä roskalevyjä, joista puolestaan voi tulla kuukausia. Kuten ehdotimme ja korosimme tässä ja aikaisemmissa artikkeleissamme, ottaen huomioon tällaisten törmäysten nopeudet ja kuiden kehitys - usean kuun olemassaolo ja niiden keskinäinen vuorovaikutus johtaa kuulaskuihin. Se on luontainen, välttämätön osa nykyistä planeetanmuodostusteoriaa. ”
Koska Maa on geologisesti aktiivinen planeetta, ja koska sen paksu ilmapiiri johtaa luonnolliseen sään ja eroosioon, pinta muuttuu rajusti ajan myötä. Sellaisena on aina vaikea määrittää niiden tapahtumien vaikutuksia, jotka tapahtuivat aikaisimmissa maapallon jaksoissa - ts. Hadean Eon, joka alkoi 4,6 miljardia vuotta sitten maapallon muodostuessa ja päättyi 4 miljardia vuotta sitten.
Jotta testattiin, voisiko tämän eonin aikana tapahtua useita iskuja, jotka johtivat kuulettuihin, jotka lopulta putosivat Maahan, ryhmä suoritti sarjan sileitä hiukkasten hydrodynaamisia (SPH) simulaatioita. He ottivat huomioon myös joukon moonlet-massoja, törmäyksen iskukulmia ja maan alkutilanteen kiertonopeuksia maapallolla. Periaatteessa, jos moonlet putoaisivat maapallolle aikaisemmin, se olisi muuttanut proto-Maan pyörimisnopeutta, mikä olisi johtanut sen nykyiseen sivusuuntaiseen kiertoaikaan 23 tuntia, 56 minuuttia ja 4,1 sekuntia.
Loppujen lopuksi he löysivät todisteita siitä, että vaikka suurten esineiden suorat vaikutukset eivät olleet todennäköisiä, joukko laiduntavia vuoroveden törmäyksiä olisi voinut tapahtua. Ne olisivat aiheuttaneet materiaalin ja roskien heittämisen ilmakehään, joka olisi muodostanut pieniä moonletteja, jotka olisivat sitten olleet vuorovaikutuksessa keskenään. Kuten Malamud selitti:
”Tuloksemme osoittavat kuitenkin, että kuuden aikana tapahtuu, että materiaalin jakautuminen kuuhun ei ole edes maapallolla, ja siksi tällaiset törmäykset voivat aiheuttaa epäsymmetrioita ja koostumuksen epähomogeenisuuksia. Kuten artikkelissa keskustelemme, jälkimmäiselle on tosiasiallisesti mahdollista näyttöä - kuukautiset voivat mahdollisesti selittää maapallon kallioissa esiintyvien erittäin sideofiilisten elementtien isotooppisen heterogeenisyyden. Periaatteessa kuun törmäykset voivat myös tuottaa laajamittaisen rakenteen maapallolla, ja arvelimme, että tällainen vaikutus olisi voinut osaltaan vaikuttaa maan varhaisimman superosamerkin muodostumiseen. Tämä näkökohta on kuitenkin spekulatiivisempi, ja sitä on vaikea suoraan vahvistaa, kun otetaan huomioon maan geologinen kehitys noista varhaisista ajoista lähtien. "
Tämä tutkimus laajentaa tehokkaasti nykyistä ja laajalti suosittua jättiläinen vaikutushypoteesia. Tämän teorian mukaan Kuu muodostui aurinkokunnan ensimmäisen 10–100 miljoonan vuoden aikana, kun maanpäälliset planeetat olivat vielä muodostumassa. Tämän ajanjakson viimeisessä vaiheessa näiden planeettojen (elohopea, Venus, maa ja Mars) uskotaan kasvaneen pääasiassa iskujen kautta suurilla planeettaalkioilla.
Siitä lähtien Kuun uskotaan kehittyneen vastavuoroisten Maan ja Kuun vuorovesien takia, muuttaen ulospäin nykyiseen sijaintiinsa, missä se on siitä lähtien ollut. Tässä paradigmassa ei kuitenkaan oteta huomioon vaikutuksia, jotka tapahtuivat ennen Theian saapumista ja maan ainoan satelliitin muodostumista. Seurauksena on, että tohtori Malamud ja hänen kollegansa väittävät, että se on irrotettu laajemmasta maapallon muodostumisesta.
Heidän väitteensä avulla ottamalla huomioon mahdolliset törmäykset, jotka edeltävät Kuun muodostumista, saattoivat saada täydellisemmän kuvan siitä, kuinka sekä Maa että Kuu kehittyivät ajan myötä. Näillä havainnoilla voi olla vaikutuksia myös muiden aurinkoisten planeettojen ja kuiden tutkimiseen. Kuten tohtori Malamud totesi, on jo olemassa pakottavia todisteita siitä, että laajamittaiset törmäykset vaikuttivat planeettojen ja kuiden evoluutioon.
"Muilla planeetoilla näemme todisteita erittäin suurista vaikutuksista, jotka tuottivat planeetan mittakaavan topografisia piirteitä, kuten ns. Marsin dichotomia ja mahdollisesti Charonin pinnan dichotomia", hän sanoi. ”Niiden piti johtua laaja-alaisista vaikutuksista, mutta riittävän pieninä, jotta niistä saataisiin globaalit planeetan piirteet. Kuukaudet ovat tällaisten vaikutusten luonnollisia esiintyjiä, mutta ei voida sulkea pois joitain muita asteroidien suuria vaikutuksia, joilla voi olla samanlaisia vaikutuksia. "
On myös mahdollista, että tällaiset törmäykset tapahtuvat kaukaisessa tulevaisuudessa. Nykyisten arvioiden mukaan sen muuttoliikkeestä Marsin kuu Phobos kaatuu lopulta planeetan pinnalle. Tämä mahdollinen törmäys on pieni verrattuna vaikutuksiin, jotka olisivat luoneet moonletit ja Kuu maan ympärillä, mutta se on suora todiste siitä, että kuulaskuja tapahtui menneisyydessä ja tapahtuu jälleen tulevaisuudessa.
Lyhyesti sanottuna, varhaisen aurinkokunnan historia oli väkivaltainen ja kataklysminen, ja suuri luominen johtui voimakkaista törmäyksistä. Meillä on kattavampi kuva siitä, kuinka nämä törmäystapahtumat vaikuttivat maanpäällisten planeettojen evoluutioon, voimme saada uuden käsityksen siitä, kuinka elämä kantavat planeetat muodostuivat. Tämä puolestaan voisi auttaa meitä jäljittämään tällaisia planeettoja aurinkojärjestelmissä.
