Novo znanstveno istraživanje pokazalo je da se Mjesec mogao formirati vrlo brzo nakon kataklizmičkog sudara koji je otkinuo komad Zemlje.
Astronomi su još od sredine 1970-ih mislili da je Mjesec mogao nastati sudarom između Zemlje i drevnog protoplaneta veličine Marsa zvanog Theia. Vjerovali su da je u njihovu sudaru stvoreno ogromno polje krhotina iz kojeg se polako, tijekom tisuća godina, formirao Zemljin jedini prirodni satelit.
Nova hipoteza je, s druge strane, temeljena na simulacijama superračunala napravljenim u dosad najvišoj rezoluciji te sugerira da formiranje Mjeseca možda ipak nije bio spor i postupan proces, već da se formirao u roku od samo nekoliko sati. Studija vezana za to objavljena je u znanstvenom časopisu Astrophysical Journal Letters.
Ono što smo naučili jest da je vrlo teško predvidjeti kolika vam je razlučivost potrebna za pouzdanu simulaciju ovih nasilnih i složenih sudara. Jednostavno morate nastaviti s testiranjem sve dok ne otkrijete da daljnje povećanje rezolucije više ne utječe na odgovor koji želite dobiti, rekao je za Live Science Jacob Kegerreis, računalni kozmolog sa Sveučilišta Durham u Engleskoj.
Prethodne hipoteze
Znanstvenici su svoje prve naznake o stvaranju Mjeseca dobili nakon povratka misije Apollo 11 u srpnju 1969. godine, kada su NASA-ini astronauti Neil Armstrong i Buzz Aldrin nazad na Zemlju donijeli 21,6 kilograma Mjesečeva kamenja i prašine. Uzorci su datirani prije na starost od oko 4,5 milijardi godina, smještajući stvaranje Mjeseca u turbulentno razdoblje otprilike 150 milijuna godina nakon formiranja Sunčeva sustava.
Drugi tragovi upućuju na to da je naš najveći prirodni satelit nastao nasilnim sudarom između Zemlje i hipotetskog planeta, koji su znanstvenici nazvali po mitskom grčkom titanu Theiji, majci božice Mjeseca Selene. Ti dokazi uključuju sličnosti u sastavu lunarnih i Zemljinih stijena; Zemljina vrtnja i Mjesečeva orbita imaju slične orijentacije; veliki kombinirani kutni moment dvaju tijela; i postojanje diskova krhotina drugdje u našem solarnom sustavu.
No, kako se točno odigrao kozmički sudar, ostaje predmetom za raspravu. Konvencionalna hipoteza sugerira da je, kada je Theia udarila u Zemlju, taj udar razbio Theiju u milijune komadića. Te plutajuće ruševine, zajedno s nekim isparenim kamenjem i plinom otrgnutim iz plašta mlade Zemlje, polako su se miješali u disk oko kojeg se rastaljena sfera Mjeseca spajala i hladila tijekom milijuna godina.
Ipak, neki dijelovi takve slike ostaju nedokučivi. Jedno otvoreno pitanje je zašto, ako je Mjesec većinom sačinjen od Theije, mnoge njegove stijene imaju zapanjujuće sličnosti s onima pronađenima na Zemlji.
Neki su znanstvenici pak sugerirali da je više Zemljina isparenog kamenja otišlo u stvaranje Mjeseca nego ostataka Theije, ali i ta ideja imala je svoje probleme. Jedan od njih postavlja pitanje zašto drugi modeli sugeriraju da bi Mjesec, sastavljen većinom od dezintegriranog Zemljinog kamenja, imao znatno drugačiju orbitu od trenutačne.
Kako bi istražili različite moguće scenarije za formiranje Mjeseca nakon sudara, autori nove studije okrenuli su se računalnom programu nazvanom SPH With Inter-dependent Fine-grained Tasking (SWIFT), koji je dizajniran za blisku simulaciju složene i stalno promjenjive mreže gravitacijskih i hidrodinamičkih sila, koje djeluju na velike količine materije.
Učiniti to točno nije jednostavan računalni zadatak, pa su znanstvenici koristili superračunalo za pokretanje programa pod nadimkom COSMA (skraćenica od "kozmološki stroj") pri postrojenju za distribuirano istraživanje korištenjem naprednog računalstva (DiRAC) Sveučilišta Durham.
Čist i elegantan odgovor
Korištenjem COSMA-e za simulaciju stotina sudara Zemlje i Theije s različitim kutovima, okretima i brzinama, znanstvenici su uspjeli modelirati posljedice astronomskog raspada u dosad najvišim rezolucijama. Rezolucije u ovim simulacijama postavljene su prema broju čestica koje simulacija koristi. Prema Kegerreisu, za gigantske udare standardna rezolucija simulacije obično je između 100.000 i milijun čestica, ali u novoj studiji on i njegovi kolege istraživači uspjeli su modelirati do 100 milijuna čestica.
S višom rezolucijom možemo proučavati više detalja, slično kao što vam veći teleskop omogućuje snimanje slika udaljenih planeta ili galaksija više rezolucije kako biste otkrili nove detalje. Drugo, možda još važnije, korištenje preniske rezolucije u simulaciji može vam dati pogrešne ili čak jednostavno pogrešne odgovore, rekao je Kegerreis.
Možete zamisliti da, ako napravite model automobila od kockica igračaka da simulirate kako bi se automobil mogao slomiti u sudaru, onda ako upotrijebite samo nekoliko desetaka kockica, mogao bi se jednostavno savršeno podijeliti po sredini. Ali s nekoliko tisuća ili milijun, onda bi se moglo početi gužvati i lomiti na realističniji način, dodao je.
Simulacija više rezolucije ostavila je znanstvenicima Mjesec koji je nastao u roku od nekoliko sati od izbačenih dijelova Zemlje i razbijenih dijelova Theije, nudeći teoriju formiranja u jednom stupnju koja nudi čist i elegantan odgovor na Mjesečeva vidljiva svojstva, kao što su njegova široka, nagnuta orbita, djelomično rastaljena unutrašnjost i tanka kora.
Ipak, nije sve gotovo...
Međutim, znanstvenici će i dalje morati ispitati uzorke stijena i prašine iskopane duboko ispod Mjesečeve površine, što je cilj NASA-inih budućih misija Artemis, prije nego što mogu potvrditi koliko bi njezin plašt mogao biti mješovit.
Čak i više uzoraka s površine Mjeseca moglo bi biti iznimno korisno za stvaranje novih i pouzdanijih otkrića o Mjesečevu sastavu i evoluciji, koje zatim možemo pratiti unatrag do simulacija modela poput naše. Misije i studije poput ovih i mnogih drugih stalno nam pomažu da isključimo više mogućnosti i suzimo stvarnu povijest Mjeseca i Zemlje te da naučimo više o tome kako se formiraju planeti diljem i izvan našeg Sunčeva sustava, rekao je na kraju Kegerreis.
Ista istraživanja također mogu pomoći u rasvjetljavanju toga kako se Zemlja oblikovala i postala planet pogodan za život.
Izvor: Live Science
