Луна могла сформироваться всего за 5 часов после столкновения: видео

Команда учла, как меняется прочность пород при нагревании. Оказалось, что этот параметр заметно влияет на последствия столкновения.

«Мы обнаружили, что геология существовавшей до столкновения планеты размером с Марс имеет значение. Когда вы моделируете Землю и Луну как сталкивающиеся тела с учетом их геологических свойств, это меняет то, как Луна формируется после удара. Раньше мы считали, что это учитывать необязательно», — рассказала доктор Адин Дентон, ранее работавшая в программе НАСА Postdoctoral Program, а теперь занимающаяся исследованиями в SwRI.

Более горячие планеты оказываются менее прочными, поэтому результат столкновения зависит от их начальной температуры. В одних расчетах после удара образовывалась практически целая Луна уже 2-3 часа. В других Тейя разрушалась, а вокруг Земли возникал диск из обломков. Со временем из него собиралась Луна.

Особенно показателен один из сценариев. При тех же параметрах, которые использовались в ранних моделях, но с учетом прочности вещества, исследователи получили целую Луну примерно через 5 часов после столкновения.

«В зависимости от того, насколько горячими были Земля и Тейя перед столкновением, удар мог разрушить Тейю и создать огромный диск обломков, из которого со временем сформировалась Луна. Но когда я использовала те же параметры, что и в первых моделях, вплоть до одинакового распределения температуры внутри обоих тел, примерно через пять часов появилась целая Луна», — объяснила Дентон.

Розовый шарик — протолуна Тейя размером с Марс, оранжевый — протоземля. Тейя врезается в Землю и разрушается полностью — вокруг планеты образуется облако горячих обломков, которое лишь спустя десятки часов стягивается в Луну.

При других значениях температуры и прочности тел ударник не разлетается на пыль — его внешняя часть за несколько часов сразу формируется в целую Луну, без стадии облака.

Итог: температура и прочность протолуны в момент удара решают, родится ли Луна почти мгновенно или будет долго собираться из обломков.

Результаты важны не только для понимания самого столкновения. Они могут помочь определить, в каком состоянии находилась Луна сразу после своего рождения, а это, в свою очередь, дает дополнительную информацию о времени гигантского удара.

Планеты на ранних этапах существования обычно горячие, а затем постепенно остывают. Поэтому возраст Земли и Тейи во время столкновения мог повлиять на то, каким именно путем формировалась Луна.

Робин Кануп, вице-президент SwRI и автор одной из ключевых работ о гигантском столкновении 2001 года, назвала результаты неожиданными. По ее словам, свойства современной Луны, включая возможное содержание летучих веществ, могут быть связаны с температурой Земли и Тейи в момент удара. Это потенциально поможет точнее определить время события.

При этом у гипотезы остается важная нерешенная проблема. Земля и Луна имеют очень похожий химический состав, хотя если Луна в основном сформировалась из вещества Тейи, их составы не должны были настолько совпадать.

Один из вариантов объяснения состоит в том, что Земля и Тейя сформировались в одной области протопланетного диска и поэтому были похожи друг на друга. Марс, напротив, мог возникнуть дальше от Солнца и оказаться химически другим.

«Поскольку Земля и Марс сформировались в одном районе Солнечной системы, они похожи на братьев и сестер. А Луна и Земля скорее похожи на разнояйцевых близнецов», — сказала Дентон.

Для расчетов исследователи использовали методы моделирования гигантских столкновений, разработанные специалистами Университета Берна и Университета Аризоны.

Планетологи раскрыли тайну древнего вулканизма Меркурия

Астрономы выяснили, когда во Вселенной могли появиться первые планеты

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX