Считается, что Луна образовывалась миллиарды лет из обломков, образовавшихся в результате космического столкновения с нашей планетой. Благодаря новому моделированию с разрешением высокой четкости эта идея не только проиллюстрирована в мельчайших деталях, но и показывает, что рождение Луны могло занять считанные часы.Имитационное моделирование процесса формирования Луны в результате масштабного удара древней Земли с протопланетой Тейя. NASA/ Durham University/James Kegereis

Согласно классической концепции происхождения Луны, она появилась около 4,5 млрд лет назад, вскоре после формирования Земли. Предполагается, что толчком для этого стало столкновение ранней Земли с гипотетической протопланетой Тейя. В результате такого удара обе планеты выбросили огромное количество материала на орбиту, где некоторые его фрагменты сжались и образовали то, что мы сейчас знаем как Луну.

Подобная версия объясняет некоторые особенности Луны, включая ее массу и расположение на орбите. Однако при этом остаются некоторые вопросы на которые такая гипотеза не дает чётких ответов. Например, предыдущие моделирования удара и его последствий указывали на то, что Луна должна состоять в основном из материала с Тейи, но изотопные исследования образцов лунной породы, привезенных миссиями "Аполлон", показали, что она очень похожа на земной материал.

В рамках нового научного эксперимента астрофизики NASA и University of Durham воспользовались возможностями суперкомпьютера. Они провели множество имитаций удара с высоким разрешением, варьируя такие характеристики, как угол столкновения, скорость, масса, планетарное взаимодействие и другие факторы. В итоге эксперты смоделировали уникальную анимацию удара, демонстрирующую новую динамику, которая не была учтена другими симуляторами.

В видеоролике, который напоминает работу огромной лавовой лампы, два оранжевых космических объекта движутся навстречу друг другу и сталкиваются, выбрасывая длинные филаменты материала на орбиту вокруг прото-Земли. Практически сразу после этого из выброшенного вещества формируются два других тела. Одно из них более крупное возвращается к Земле, но не раньше, чем его гравитация выбросит меньший сгусток материала на стабильную орбиту.

Разработчики новой модели считают, что весь процесс формирования Луны длился всего несколько часов. То есть еще вчера у Земли не было Луны, а на следующий день она появилась. Ранее ученые придерживались версии, что обломкам после крушения потребовались бы месяцы и даже годы, чтобы превратиться в Луну, которую мы наблюдаем сегодня.

Согласно результатам нового моделирования, выполненного экспертами NASA и Durham University, предложена альтернативная теория происхождения Луны. Возможно Луна могла сформироваться за считанные часы, когда материал с Земли и гипотетической планеты Тейи был выброшен на орбиту сразу после удара. Результаты имитационного моделирования, использованные в данном эксперименте, являются одними из самых детальных в своем роде, они работают с самым высоким разрешением среди всех симуляций, проводимых для изучения происхождения Луны или других гигантских столкновений.

По мнению авторов исследования, описанный сценарий указывает на то, что большая часть материала, из которого сформировался наш спутник, происходила из земной мантии. Именно этой гипотезой объясняется сходный изотопный состав. Такой подход отвечает и на некоторые другие вопросы, например, почему орбита Луны наклонена в сторону от земного экватора и почему у нее относительно тонкая кора.

Разумеется, чтобы найти наиболее точную модель, необходимо провести множество дополнительных наблюдений. При этом наиболее убедительные доказательства, по всей видимости, будут получены в результате изучения большего количества лунных пород, взятых с различных участков поверхности и из более глубоких слоев лунной коры. Учитывая, что возвращение людей на Луну ожидается уже в 2024 году, вполне вероятно, что скоро мы получим ответы на эти вопросы.

Результаты данного проекта были представлены в научном издании Astrophysical Journal Letters.

Источники: NASA, University of Durham, Astrophysical Journal Letters, Journal New Atlas

1. (https://www.nasa.gov/feature/ames/lunar-origins-simulations)
2. (https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac8d96)
3.https://newatlas.com/science/simulations-moon-formation-hours-earth-impact/

4. (https://www.durham.ac.uk/news-events/latest-news/2022/10/supercomputer-simulations-reveal-new-possibilities-for-the-moons-origin/)