Mesec je mogao nastati za svega pet sati: nove simulacije pokazuju ulogu toplote protoplaneta

Nove, detaljnije simulacije sudara Zemlje i protoplaneta veličine Marsa (nazvanog Theia) sugerišu da se Mesec mogao formirati izuzetno brzo — čak za nekoliko sati — u zavisnosti od unutrašnje temperature sudarajućih tela. Studija, koju je predvodila Adeene Denton iz Southwest Research Institute, uključila je promene mehaničke čvrstoće materijala uslovljene temperaturom, što je dalo drugačiji uvid u tok ovog dramatičnog događaja u ranoj istoriji Sunčevog sistema.

Šta su simulacije pokazale?

Ključna novina u radu je uvođenje efekta temperature na čvrstoću stena. Toplija unutrašnjost protoplaneta znači slabiju mehaničku čvrstoću, pa se telo pri udaru lakše deformiše i raspršuje. Dentonov tim je kroz niz simulacija pokazao da ta promena svojstava u spoljnim stotinama milja tela snažno menja raspodelu izbačenog materijala i način formiranja prstena oko Zemlje.

Adeene Denton: "Modeli su evoluirali tako da uključuju čvrstoću materijala. Nismo znali hoće li to imati značaja za Mesec — pokazalo se da ima prilično veliki uticaj."

Dve moguće putanje formiranja Meseca

Ranija istraživanja su pretpostavljala dve glavne mogućnosti:

• Postepena akrecija: prsten materijala dugo opstaje i Mesec se formira sporo.
• Brza akrecija: prsten je dinamčki takav da se Mesec sklepa iz krhotina u roku od sati.

Dentonove simulacije sugerišu da je ključ u termalnom stanju Theie u trenutku udara:

• Ako je Theia bila relativno hladna (otprilike 100–150 miliona godina nakon formiranja planeta), veća čvrstoća omogućava da deo Theie preživi i da prsten bude pogodan za postepenu akreciju.
• Ako je Theia bila topla (udar mlađe od ~60 miliona godina), telo se lako rasprši i formira masivan disk iz koga se, po nekim parametrima simulacija, netaknuti Mesec može formirati za svega oko pet sati.

Adeene Denton: "Kada sam koristila parametre iz originalnih modela — uključujući jednake temperaturne profile u oba tela — oko pet sati bilo je dovoljno da se formira netaknuti Mesec."

Sastav Meseca i otvorena pitanja

Simulacije pokazuju da je Mesec najverovatnije nastao pretežno od mantla Theie, uz manji doprinos Zemljine mantije. To delimično objašnjava sličnosti u sastavu, ali ostaju zagonetke u nivou nekih izotopa koje aktuelni modeli još ne rešavaju. Autorice i autori napominju da dodatna istraživanja i upoređivanje sa geokemijskim podacima Meseca mogu pomoći da se bolje ograniči vreme i uslovi sudara.

Implikacije za potragu egzomeseca

Ako se mesec oko stene planete formira za samo nekoliko sati, diskovi koji nastaju posle takvih sudara bili bi kratkotrajni i teže bi se otkrili posmatranjima egzoplaneta. To znači da traženje egzomeseca-formirajućih diskova oko stena egzoplaneta može biti manje uspešno, dok su diskovi oko gasovitih džinova, koji nastaju na druge načine, i dalje relevantni mete za posmatranje.

Rad objavljen 1. septembra u časopisu The Astrophysical Journal Letters.