Teoria wielkiego zderzenia

Wielkie zderzenie – wizja artystyczna

Wielkie zderzenie

Teoria wielkiego zderzenia – aktualnie dominująca teoria naukowa opisująca pochodzenie Księżyca. Według tej teorii Księżyc powstał w wyniku kolizji między młodą Ziemią oraz planetą wielkości Marsa, nazywaną w tej teorii Theą, rzadziej Orfeuszem. Obydwie nazwy pochodzą z mitologii greckiej. Tytanida Teja (Theia) była matką bogini Księżyca – Selene. Nazwę Thea hipotetycznej planecie nadali astronomowie niemieccy.

Przebieg zdarzenia

Animacja formującej się Thei w ziemskim punkcie libracyjnym L₅ oraz jej ruch aż do zderzenia. Każda klatka animacji to czas odpowiadający jednemu rokowi ziemskiemu, dlatego też Ziemia wydaje się nie poruszać.

Według tej hipotezy Thea uformowała się w punkcie libracyjnym Ziemi, to znaczy na tej samej orbicie, ale około 60° przed lub za Ziemią. Kiedy protoplaneta Thea urosła do rozmiarów Marsa, jej masa stała się za duża, aby mogła utrzymać stabilne położenie względem Ziemi. Wtedy odległość kątowa między Ziemią i Theą zaczęła podlegać coraz większym oscylacjom, aż w końcu nastąpiło zderzenie.

Zdarzyło się to 4,533 miliarda lat temu, czyli tylko 34 miliony lat po uformowaniu się Ziemi – Thea uderzyła Ziemię pod kątem (nie centralnie), ulegając zniszczeniu, oraz wyrzucając większość swojej masy i znaczną część masy płaszcza Ziemi w kosmos. Symulacje komputerowe wskazują, że około 2% masy Thei po wyrzuceniu w kosmos utworzyło orbitujący wokół Ziemi pierścień materii. W ciągu stu lat po uderzeniu około połowa masy pierścienia skumulowała się, tworząc Księżyc. Pierwotny okres obrotu i nachylenie osi proto-Ziemi uległy po uderzeniu zmianie. Dzięki powstałemu nachyleniu osi obrotu zachodzi zjawisko pór roku.

Funkcjonuje pogląd, że gdyby nie doszło do zderzenia, a Thea nie zmieniła ziemskiej orbity i kąta nachylenia osi, to znany nam typ życia mógłby nie powstać z powodu niesprzyjającego klimatu. Są to jednak niepotwierdzone spekulacje.

Być może nie cały materiał pierścienia połączył się od razu. Grubsza skorupa niewidocznej strony Księżyca sugeruje, że drugi księżyc o średnicy około tysiąca kilometrów powstał w punkcie libracyjnym Księżyca. Po kilkudziesięciu milionach lat, kiedy dwa księżyce oddaliłyby się od Ziemi, słoneczne efekty pływowe uczyniłyby orbitę mniejszego niestabilną, prowadząc do kolejnego zderzenia z małą prędkością, które rozpłaszczyłoby mniejszy księżyc na tym, co jest teraz niewidoczną stroną.

Trudności

Nawet dominująca teoria pochodzenia Księżyca ma luki, które nie zostały jeszcze wyjaśnione. Oto kilka z nich:

• Część księżycowych pierwiastków lotnych nie jest tak uszczuplona, jak wynika to z teorii wielkiego zderzenia.
• Nie ma pewności, że Ziemia miała kiedykolwiek ocean magmy, który byłby rezultatem uderzenia Thei.
• Jeśli protoksiężycowa materia pochodzi od ciała, które uderzyło w Ziemię, Księżyc powinien być bogaty w pierwiastki syderofilne (zob. syderofiry), podczas gdy w rzeczywistości jest w nie ubogi.
• Skład izotopowy pierwiastków wchodzących w skład skał księżycowych jest inny niż w skałach ziemskich, a teoria nie wyjaśnia, w jaki sposób powstały te różnice.

Zobacz też

• granica Roche’a
• księżyce Kordylewskiego

Bibliografia

• William K. Hartmann, Donald R. Davis. Satellite-sized planetesimals and lunar origin. „Icarus”. 24, s. 504-515, kwiecień 1975. DOI: 10.1016/0019-1035(75)90070-6 (ang.). 
• A.G.W. Cameron, W.R. Ward. The Origin of the Moon. „Abstracts of the Lunar and Planetary Science Conference”. 7, s. 120, marzec 1976 (ang.). 
• Dana Mackenzie: The big splat, or how our moon came to be. Hoboken, N.J.: John Wiley & Sons, 2003. ISBN 0-471-15057-6.

Linki zewnętrzne

• Wiliam K. Hartmann, Gregg Herres: The Origin of the Moon (ang.). Planetary Science institute. [dostęp 2013-07-15].
• Klemperer Rosettes – symulacje przy wykorzystaniu apletów Javy (ang.)
• SwRI, UCSC researchers identify the Moon-forming impact – symulacja hipotezy wielkiego zderzenia (ang.) (.wmv i .mov)
• How Did The Moon Get Into Orbit? (ang.)
• Edward Belbruno, J. Richard Gott, Where Did The Moon Come From? (ang.)
• The Origin of the Moon: The Movie – komputerowa symulacja powstania Księżyca w wyniku wielkiego zderzenia (ang.)