I flere tiår har forskere fundert på hvordan Jorden skaffet sin eneste satellitt, Månen. Mens noen har hevdet at det dannet seg fra materiale som ble mistet av Jorden på grunn av sentrifugalkraft, eller ble tatt til fange av jordens tyngdekraft, er den mest aksepterte teorien at Månen dannet for omtrent 4,5 milliarder år siden da en objekt i Mars-størrelse (kalt Theia) kolliderte med en proto-Earth (aka. Giant Impact Hypotesen).
Siden proto-jorden opplevde mange gigantiske påvirkninger, forventes det imidlertid at flere måner har dannet seg i bane rundt den over tid. Spørsmålet oppstår altså, hva skjedde med disse månene? Ved å stille dette spørsmålet, gjennomførte et team et internasjonalt forskerhold en undersøkelse der de antyder at disse “måneskjærene” etter hvert kunne ha krasjet tilbake på jorden, og bare etterlatt den vi ser i dag.
Studien, med tittelen “Månefall: kollisjoner mellom jorden og dens tidligere måner”, ble nylig vist på nettet og har blitt akseptert for publisering i Månedlige merknader fra Royal Astronomical Society. Studien ble ledet av Uri Malamud, en postdoktor fra Technion Israeli Institute of Technology, og inkluderte medlemmer fra Universitetet i Tübingen, Tyskland og Universitetet i Wien.
For studiens skyld vurderte Dr. Malamud og hans kolleger - professor Hagai B. Perets, Dr. Christoph Schafer og Mr. Christoph Burger (en doktorgradsstudent) hva som ville skje hvis Jorden, i sin tidligste form, hadde opplevd flere gigantiske påvirkninger som gikk foran kollisjonen med Theia. Hver av disse påvirkningene ville ha hatt potensialet til å danne en sub-Lunar-masse "måneskjerm" som ville ha interaksjonert gravitasjonsmessig med proto-jorden, så vel som eventuelle tidligere dannede måneskyer.
Til syvende og sist ville dette ha resultert i sammenslåinger av månebånd-månebånd, måneblåtene ble kastet ut fra jordens bane, eller at månebåndene falt til jorden. Til slutt valgte Dr. Malamud og kollegene å undersøke denne sistnevnte muligheten, ettersom den ikke tidligere har blitt undersøkt av forskere. Dessuten kan denne muligheten ha en drastisk innvirkning på jordas geologiske historie og evolusjon. Som Malamud antydet til Space Magazine via e-post:
"I den nåværende forståelsen av planetdannelse var de sene stadiene av jordisk planetvekst gjennom mange gigantiske kollisjoner mellom planetembryoer. Slike kollisjoner danner betydelige avfallsskiver, som igjen kan bli måner. Som vi antydet og understreket i dette og våre tidligere artikler, gitt antallet av slike kollisjoner og utviklingen av månene - vil eksistensen av flere måner og deres gjensidige interaksjoner føre til månefall. Det er en iboende, uunngåelig del av den nåværende planetformasjonsteorien. ”
Fordi Jorden er en geologisk aktiv planet, og fordi dens tykke atmosfære fører til naturlig forvitring og erosjon, endres overflaten drastisk med tiden. Som sådan er det alltid vanskelig å bestemme virkningene av hendelser som skjedde i de tidligste periodene av Jorden - dvs. Hadean Eon, som begynte for 4,6 milliarder år siden med dannelsen av Jorden og endte for 4 milliarder år siden.
For å teste om flere påvirkninger kunne ha funnet sted i løpet av denne Eon, noe som resulterte i månebukker som til slutt falt til jorden, gjennomførte teamet en serie med glatt partikkelhydrodynamisk (SPH) simulering. De vurderte også en rekke månehimmelmasser, kollisjonsvinkler og innledende rotasjonsrater proto-jord. I utgangspunktet, hvis månetter falt til jorden i det siste, ville det ha endret rotasjonshastigheten til proto-jorden, noe som resulterte i den nåværende sideriske rotasjonsperioden på 23 timer, 56 minutter og 4,1 sekunder.
Til slutt fant de bevis på at selv om direkte påvirkning fra store gjenstander ikke var sannsynlig at det kunne ha skjedd en rekke beite tidevannskollisjoner. Disse ville ha ført til at materiale og rusk ble kastet opp i atmosfæren som ville ha dannet små måneskyer som da ville ha interaksjon med hverandre. Som Malamud forklarte:
Resultatene våre viser imidlertid at når det gjelder et månefall, er fordelingen av materialet fra månefallet ikke engang på jorden, og at slike kollisjoner kan føre til asymmetri og sammensetning inhomogeniteter. Som vi diskuterer i papiret, er det faktisk mulige bevis for det siste - månefall kan potensielt forklare de isotopiske heterogenitetene i sterkt siderofile elementer i terrestriske bergarter. I prinsippet kan en månekollisjon også produsere en storskala struktur på jorden, og vi spekulerte i at en slik effekt kunne ha bidratt til dannelsen av jordas tidligste superkontinent. Dette aspektet er imidlertid mer spekulativt, og det er vanskelig å bekrefte direkte, gitt den geologiske utviklingen av jorden siden de tidlige tider. "
Denne studien utvider effektivt den nåværende og vidt populære Giant Impact Hypotesen. I samsvar med denne teorien dannet månen seg i løpet av de første 10 til 100 millioner årene av solsystemet, da de terrestriske planetene fortsatt var i form. I løpet av de siste stadiene av denne perioden antas disse planetene (Merkur, Venus, Jorden og Mars) hovedsakelig å ha vokst gjennom påvirkninger med store planetembryoer.
Siden den gangen antas det at månen har utviklet seg på grunn av gjensidig tidevann av jord og mån, og vandret utover til sin nåværende beliggenhet, der den har vært siden den gang. Imidlertid vurderer dette paradigmet ikke virkninger som fant sted før ankomst til Theia og dannelsen av jordas eneste satellitt. Som et resultat hevder Dr. Malamud og hans kolleger at det er koblet fra det større bildet av jordbasert planetdannelse.
Ved å ta hensyn til potensielle kollisjoner som var forut for dannelsen av Månen, hevder de, kunne forskere ha et mer fullstendig bilde av hvordan både Jorden og Månen utviklet seg over tid. Disse funnene kan også ha konsekvenser når det gjelder studiet av andre solplaneter og måner. Som Dr. Malamud antydet, er det allerede overbevisende bevis for at store kollisjoner påvirket utviklingen av planeter og måner.
"På andre planeter ser vi bevis for veldig store påvirkninger som ga topografiske trekk på planeten, for eksempel den såkalte Mars-dikotomien og muligens dikotomien på Charons overflate," sa han. “Disse måtte oppstå fra store konsekvenser, men små nok til å lage sub-globale planetfunksjoner. Månefall er naturlige forfedre for slike påvirkninger, men man kan ikke utelukke noen andre store påvirkninger av asteroider som kan gi lignende effekter. ”
Det er også muligheten for at slike kollisjoner vil skje i en fjern fremtid. I henhold til nåværende estimater av migrasjonen vil Mars 'måne Phobos til slutt krasje i overflaten av planeten. Selv om den er liten sammenlignet med påvirkningene som ville ha skapt månekroner og månen rundt jorden, er denne eventuelle kollisjonen et direkte bevis på at månefall skjedde i fortiden og vil gjøre det igjen i fremtiden.
Kort sagt, historien til det tidlige solsystemet var voldelig og kataklysmisk, med mye skaperverk som følge av kraftige kollisjoner. Ved å ha et mer fullstendig bilde av hvordan disse innvirkningshendelsene påvirket utviklingen av de terrestriske planetene, kan vi få ny innsikt i hvordan livsbærende planeter dannet seg. Dette kan igjen hjelpe oss med å spore opp slike planeter i ekstrasol-systemer.
