Bilim adamları on yıllardır Dünya'nın tek uydusu olan Ay'ı nasıl edindiğini düşünüyorlar. Bazıları bunun merkezkaç kuvveti nedeniyle Dünya tarafından kaybedilen malzemeden oluştuğunu veya Dünya'nın yerçekimi tarafından yakalandığını iddia ederken, en yaygın kabul gören teori Ay'ın yaklaşık 4,5 milyar yıl önce Mars boyutunda bir nesne (Theia adlı) çarpıştığında oluşmasıdır. bir proto-Earth ile (diğer bir deyişle Dev Etki Hipotezi).
Bununla birlikte, proto-Earth birçok dev etki yaşadığından, zaman içinde yörüngede birkaç ayın oluşması beklenir. Böylece soru ortaya çıkıyor, bu uydulara ne oldu? Bu soruyu gündeme getirerek, uluslararası bir bilim insanı ekibi, bu “ayçiçeklerinin” sonunda Dünya'ya geri dönüp sadece bugün gördüğümüz şeyi bırakarak önerebildikleri bir çalışma yürüttü.
“Moonfalls: Dünya ile geçmiş uyduları arasındaki çarpışmalar” başlıklı çalışma, kısa süre önce internette yayınlandı ve Kraliyet Astronomi Derneği Aylık Bildirimleri. Çalışma, Technion İsrail Teknoloji Enstitüsü'nden doktora sonrası araştırmacı olan Uri Malamud tarafından yönetildi ve Almanya'nın Tübingen Üniversitesi ve Viyana Üniversitesi'nden üyeleri içeriyordu.
Çalışmaları uğruna, Dr. Malamud ve meslektaşları - Prof. Hagai B. Perets, Dr. Christoph Schafer ve doktora öğrencisi Christoph Burger (doktora öğrencisi), Dünya'nın en erken haliyle deneyimlemiş olsaydı ne olacağını düşündüler Theia ile çarpışmayı ön plana çıkaran birçok dev etki. Bu etkilerin her biri, proto-Earth ile yerçekimsel olarak etkileşime girmiş olabilecek olası bir alt Ay kütlesi “ayleti” oluşturma potansiyeline sahip olacaktı.
Nihayetinde bu, moonlet-moonlet birleşmelerine, moonletlerin Dünya'nın yörüngesinden çıkarılmasına veya moonletlerin Dünya'ya düşmesine neden olurdu. Sonunda, Dr. Malamud ve meslektaşları, daha önce bilim adamları tarafından araştırılmadığı için bu ikinci olasılığı araştırmayı seçti. Dahası, bu olasılık Dünya'nın jeolojik tarihi ve evrimi üzerinde ciddi bir etkiye sahip olabilir. Malamud'un Space Magazine'e e-posta ile gösterdiği gibi:
“Gezegenin oluşumu hakkındaki mevcut anlayışta, karasal gezegen büyümesinin geç aşamaları, gezegen embriyoları arasındaki dev çarpışmalardan geçti. Bu tür çarpışmalar, aylar haline gelebilecek önemli enkaz diskleri oluşturur. Bu ve önceki yazılarımızda önerdiğimiz ve vurguladığımız gibi, bu tür çarpışmaların oranları ve ayların evrimi göz önüne alındığında - birden fazla ayın varlığı ve karşılıklı etkileşimleri ay ışığına yol açacaktır. Mevcut gezegen oluşum teorisinin doğal, kaçınılmaz bir parçasıdır. ”
Bununla birlikte, Dünya jeolojik olarak aktif bir gezegen olduğu ve kalın atmosferi doğal hava koşullarına ve erozyona yol açtığı için, yüzey zamanla büyük ölçüde değişir. Bu nedenle, Dünya'nın en erken dönemlerinde meydana gelen olayların - yani Dünya'nın oluşumu ile 4.6 milyar yıl önce başlayan ve 4 milyar yıl önce sona eren Hadean Eon'un etkilerini belirlemek her zaman zordur.
Bu Eon sırasında birden çok etkinin meydana gelip gelmeyeceğini test etmek için, sonunda Dünya'ya düşen ayçıklar ortaya çıktı, ekip bir dizi pürüzsüz parçacık hidrodinamik (SPH) simülasyonu gerçekleştirdi. Ayrıca çeşitli ay kütleleri, çarpışma darbe açıları ve ilk proto-Dünya dönme hızlarını da dikkate aldılar. Temel olarak, eğer aylar geçmişte Dünya'ya düşmüş olsaydı, proto-Dünya'nın dönüş hızını değiştirirdi ve 23 saat, 56 dakika ve 4.1 saniyelik mevcut yıldız dönüşü süresine neden olurdu.
Sonunda, büyük nesnelerin doğrudan etkilerinin bir dizi otlayan gelgit çarpışmasının gerçekleşebileceğine dair kanıtlar buldular. Bunlar, daha sonra birbirleriyle etkileşime girecek küçük ayçıklar oluşturacak atmosfere malzeme ve döküntülerin atılmasına neden olurdu. Malamud'un açıkladığı gibi:
Ancak sonuçlarımız, bir ay çökmesi durumunda, malzemenin ay ışığından dağılımının Dünya üzerinde bile olmadığını ve bu nedenle bu tür çarpışmaların asimetrilere ve kompozisyon homojenliklerine neden olabileceğini gösteriyor. Makalede tartıştığımız gibi, aslında ikincisi için olası kanıtlar var - ay yağları, karasal kayaçlardaki yüksek derecede siderofil elementlerdeki izotopik heterojenlikleri potansiyel olarak açıklayabilir. Prensipte bir ay çarpışması Dünya üzerinde büyük ölçekli bir yapı da üretebilir ve böyle bir etkinin Dünya'nın en eski süper kıtasının oluşumuna katkıda bulunabileceğini düşündük. Bununla birlikte, bu yön daha spekülatiftir ve Dünya'nın bu erken zamanlardan beri jeolojik evrimi göz önüne alındığında, doğrudan doğrulamak zordur. ”
Bu çalışma, mevcut ve yaygın olarak kullanılan Dev Etki Hipotezini etkili bir şekilde genişletmektedir. Bu teoriye göre, Ay, Güneş Sistemi'nin ilk 10 ila 100 milyon yılında, karasal gezegenlerin hala oluştuğu sırada oluştu. Bu dönemin son aşamalarında, bu gezegenlerin (Merkür, Venüs, Dünya ve Mars) esas olarak büyük gezegensel embriyoların etkileriyle büyüdüğüne inanılmaktadır.
O zamandan beri, Ay'ın karşılıklı Dünya ve Ay gelgitleri nedeniyle evrimleştiğine ve o zamandan beri bulunduğu yere doğru göç ettiğine inanılıyor. Ancak, bu paradigma, Theia'nın gelişinden ve Dünya'nın tek uydusunun oluşumundan önce meydana gelen etkileri dikkate almaz. Sonuç olarak, Dr. Malamud ve meslektaşları, bunun karasal gezegen oluşumu hakkında daha geniş bir tablodan kopuk olduğunu iddia ediyorlar.
Bilim insanının Ay'ın oluşumundan önce gelebilecek potansiyel çarpışmaları dikkate alarak, hem Dünya'nın hem de Ay'ın zaman içinde nasıl geliştiğine dair daha eksiksiz bir tabloya sahip olabileceğini iddia ediyorlar. Bu bulguların, diğer Güneş gezegenleri ve uyduları üzerinde çalışırken de sonuçları olabilir. Malamud'un belirttiği gibi, büyük çaplı çarpışmaların gezegenlerin ve uyduların evrimini etkilediğine dair zorlayıcı kanıtlar var.
“Diğer gezegenlerde, Mars ikilemi ve muhtemelen Charon'un yüzeyinin ikiliği gibi gezegen ölçeğinde topografik özellikler üreten çok büyük etkilere dair kanıtlar görüyoruz” dedi. “Bunlar büyük ölçekli etkilerden kaynaklanmalıydı, ancak küresel altı gezegen özelliklerini oluşturacak kadar küçüktü. Moonfalls, bu tür etkilerin doğal progenitörleridir, ancak asteroitlerin benzer etkiler üretebilecek diğer bazı büyük etkileri dışlayamaz. ”
Ayrıca bu tür çarpışmaların uzak gelecekte meydana gelme olasılığı da var. Göçle ilgili mevcut tahminlere göre, Mars'ın ay Phobos'u sonunda gezegenin yüzeyine çarpacak. Ayçiçekleri ve Dünya'daki Ay'ı yaratabilecek etkilere kıyasla küçük olsa da, bu nihai çarpışma, ay yağışlarının geçmişte gerçekleştiğini ve gelecekte tekrar olacağını doğrudan kanıtlar.
Kısacası, erken Güneş Sistemi'nin tarihi şiddetli ve felaketti, güçlü çarpışmalardan kaynaklanan büyük bir yaratılış vardı. Bu etki olaylarının karasal gezegenlerin evrimini nasıl etkilediğine dair daha eksiksiz bir tabloya sahip olarak, yaşam taşıyan gezegenlerin nasıl oluştuğuna dair yeni bir fikir edinebiliriz. Bu da ekstra güneş sistemlerindeki bu gezegenleri izlememize yardımcı olabilir.
