Kodėl Žemė turi Mėnulį? Galbūt už tai turėtume padėkoti vienam Saulės sistemos milžinui

Dar daugiau – mokslininkai mano, kad migruojančios planetos – pirmiausia Jupiteris – galėjo lemti Žemės mėnulio susidarymą – nes destabilizavo Marso dydžio protoplanetos, vadinamos Tėja, orbitą. Ši destabilizacija galėjo paskatinti susidūrimą su Žeme, dėl kurio į kosmosą išskriejo nuolaužos. Mokslininkai mano, kad būtent šios nuolaužos galėjo suformuoti Mėnulį.

Atlikę įvairių tipų asteroidų ir kometų sudėties bei buvimo vietos tyrimus, mokslininkai žino, kad minėtas įvykis įvyko ankstyvuoju Saulės sistemos istorijos laikotarpiu. Vis dėlto norint suprasti, kaip tiksliai viskas vyko, reikia išspręsti keletą galvosūkių, rašo „Live Science“.

Pavyzdžiui, mokslininkai žino, kad Saulės sistemos objektai, kuriuos matome šiandien, įskaitant Žemę, susiformavo aplink Saulę iš dujų ir dulkių disko. Tačiau kai kurie iš šių objektų – būtent asteroidai ir kometos – atrodo sudaryti iš medžiagos, kurios diske nebuvo – bent jau medžiagos neturėjo būti tose vietose, kuriose šie objektai šiuo metu yra. Vietoj to būtų logiškiau, jei šie objektai būtų susiformavę arčiau Saulės, o paskui išsibarstę toliau. Jei Jupiteris ir kitos planetos milžinės migravo iš ten, kur susiformavo, galbūt asteroidai ir kometos taip pat galėjo migruoti.

Jaunoje Saulės sistemoje keturios dujinės planetos milžinės – Jupiteris, Saturnas, Uranas ir Neptūnas – buvo arčiau viena kitos. Ilgainiui dėl gravitacinės sąveikos su už Neptūno esančiomis planetomis Saturnas, Uranas ir Neptūnas migravo į išorę. Tuo tarpu Jupiteris migravo į vidų, kur, mokslininkų manymu, galėjo destabilizuoti vidinės Saulės sistemos kūnus.

„Šio orbitinio nestabilumo idėja planetų bendruomenėje jau įsitvirtino, tačiau laikas, kada šis nestabilumas įvyko, vis dar yra diskusijų objektas“, – portalui Space.com sakė Lesterio universiteto planetologė Chrysa Avdellidou.

Šią orbitos nestabilumo teoriją mokslininkai vadina „Nicos modeliu“ – pagal Prancūzijos miesto, kuriame įsikūrusi Žydrojo kranto observatorija ir kuriame mokslininkai iš pradžių sukūrė šią idėją, pavadinimą.

Iš pradžių tie mokslininkai manė, kad šis nestabilumas atsirado praėjus 500–800 mln. metų po Saulės sistemos gimimo. Jei tai tiesa, tai būtų sutapę su vėlyvuoju sunkiuoju bombardavimu, kurio metu vidinės planetos būtų buvusios apipurkštos kometomis, išstumtomis iš savo orbitų dėl migruojančių dujinių milžinių.

Tačiau įrodymai paneigė vėlyvojo sunkaus bombardavimo koncepciją, ir dabar mokslininkai mano, kad nestabilumas įvyko ne vėliau kaip 100 mln. metų po Saulės sistemos susiformavimo – atsižvelgiant į tai, kada Jupiteris galėjo sukaupti Trojos asteroidus savo L4 ir L5 Lagranžo taškuose.

„Atrodo, kad mokslininkai sutaria, jog į Nicos modelį panašus nestabilumas tikriausiai įvyko praėjus mažiau nei 100 mln. metų nuo Saulės sistemos pradžios, tačiau atsiranda kelios skirtingos stovyklos“, – portalui Space.com sako Kevinas Walshas iš Pietvakarių tyrimų instituto JAV. Vienos stovyklos atstovai teigia, kad nestabilumas turėjo įvykti labai greitai, per keturis milijonus metų nuo Saulės sistemos gimimo. Kitos stovyklos atstovai mano, kad tai įvyko vėliau, maždaug po 60 mln. metų.

Taigi, Ch. Avdellidou, padedama K. Walsho ir kitų planetų mokslininkų, ėmėsi ieškoti atsakymo.

Komanda daugiausia dėmesio skyrė meteoritui, vadinamam EL enstatito chondritu, kuriame yra mažai geležies, o jo sudėtis ir izotopų santykis labai panašūs į medžiagos, iš kurios susidarė Žemė, sudėtį ir izotopų santykį. Tai mokslininkams rodo, kad Žemė ir EL chondritai greičiausiai kondensavosi iš tos pačios planetą formavusio disko dalies.

Tačiau atrodo, kad EL chondrito motininis kūnas nebėra netoli Žemės. Iš tikrųjų astronominiai stebėjimai iš antžeminių teleskopų šiuos meteoritus susiejo su Athoro asteroidų šeima, kuri yra gana toli asteroidų juostoje tarp Marso ir Jupiterio. Kad būtų aiškiau, Athorų šeima ir EL chondritai kadaise buvo vieno didelio asteroido dalis, kuris maždaug prieš 3 mlrd. metų susidūręs sudužo – šis įvykis nesusijęs su didžiuoju nestabilumu.

Kažkas turėjo išsklaidyti Athoro šeimos pradininką į asteroidų juostą, o tas „kažkas“, komandos teigimu, turėjo būti nestabilumas, dėl kurio Jupiteris pradėjo klaidžioti. Taigi EL chondritai yra puikūs šio įvykio chronometrai – nes juose turėtų būti aiškiai užfiksuota, kas turėjo įvykti.

„Konkrečiai EL meteoritų terminė istorija pasakoja turtingą istoriją, ribojančią ir pirminio motininio kūno dydį, ir laiką, per kurį jis turėjo atvėsti, kol buvo suardytas“, – sakė K. Walshas.

Naudodama dinaminį modeliavimą, Ch. Avdellidou komanda sugebėjo sumodeliuoti įvairius migruojančio Jupiterio scenarijus – ir padarė išvadą, kad Jupiteris galėjo išsklaidyti Athoro pirmtaką į asteroidą jau 60 mln. metų po Saulės sistemos gimimo. Kartu su duomenimis apie Jupiterio Trojos asteroidus mokslininkai dabar gali teigti, kad didysis nestabilumas įvyko tarp 60 ir 100 mln. metų.

„Ch. Avdellidou konkrečiai nustatė, kad pats Nicos modelis – milžiniškos planetos orbitų blaškymasis per trumpą 10 ar 20 mln. metų laikotarpį – buvo geriausias ir galbūt vienintelis laikas „pasiųsti“ asteroidus į šios konkrečios Athoro asteroidų šeimos regioną“, – sakė Valsas.

Ir kas intriguoja – maždaug šiuo laikotarpiu įvyko Žemės ir Tėjos susidūrimas, kurio metu susiformavo Mėnulis.

„Mes suprantame, kad protoŽemėje įvyko milžiniškas susidūrimas su Tėja, kurios sudėtis buvo labai panaši, – pasakoja Ch. Avdellidou. – Iš mėginių [iš Mėnulio] tyrimų yra apskaičiuotas amžius, o kiti kolegos parodė, kad šis susidūrimas galėjo būti milžiniškos planetos nestabilumo pasekmė.“

Tačiau to įrodyti neįmanoma. „Įrodymas“ yra stiprus teiginys ir sunkiai įmanomas, kai kalbame apie įvykius prieš 4,5 mlrd. metų“, – teigia Ch. Avdellidou, nors pripažįsta, kad susidūrimas, per kurį susiformavo Žemės mėnulis, sutampa su didžiuoju nestabilumu.

„Mūsų tyrime šie įvykiai atsidūrė gražiame, griežtame laiko intervale“, – sako ji. Nors galutinai įrodyti, kad Jupiteris prisidėjo prie Mėnulio formavimosi, galbūt ir neįmanoma, tačiau įrodymai neabejotinai leidžia daryti prielaidą.

Taigi, kai kitą kartą pažvelgsite į sidabrinį Mėnulio veidą naktiniame danguje, pagalvokite apie jį kaip apie palikimą iš ankstyvosios Saulės sistemos, kai Jupiteris tykojo aplink.

Tyrimo rezultatai buvo paskelbti žurnale „Science“ ir pristatyti Europos geologų sąjungos generalinėje asamblėjoje Vienoje.