Teoria wielkiego zderzenia - Polski Serwis Naukowy

Wielkie zderzenie

Teoria wielkiego zderzenia – aktualnie dominująca teoria naukowa starająca się wyjaśnić 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.

Protoplaneta - zagęszczenie materii zapadającego się obłoku materii międzygwiazdowej, której masa jest zbyt mała, aby wytworzyła się gwiazda, a na tyle duża, że pod wpływem przyciągania grawitacyjnego powstanie z niej planeta. Pod wpływem zagęszczenia materii zwiększa się tarcie między jej cząstkami, co powoduje ogrzanie się protoplanety, przez co świeci silnie w podczerwieni. Protoplaneta znajduje się w dysku protoplanetarnym.

Księżyc (, nieco więcej niż 1/4 średnicy Ziemi. Oznacza to, że objętość Księżyca wynosi około 1/50 objętości kuli ziemskiej. Przyspieszenie grawitacyjne na jego powierzchni jest blisko 6 razy słabsze, niż na Ziemi. Księżyc wykonuje pełny obieg wokół Ziemi w ciągu 27,3 dnia (tzw. miesiąc syderyczny), a okresowe zmiany w geometrii układu Ziemia-Księżyc-Słońce powodują występowanie powtarzających się w cyklu 29,5-dniowym (tzw. miesiąc synodyczny) faz Księżyca.

Przebieg zdarzenia

Animacja formującej się Thei w ziemskim punkcie libracyjnym L5, oraz jej ruch aż do zderzenia. Każda klatka animacji to czas odpowiadający jednemu roku 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.

Hipoteza (gr. hypóthesis – przypuszczenie) – osąd, który podlega weryfikacji. Zdanie, które stwierdza spodziewaną relację między jakimiś zjawiskami, propozycja twierdzenia naukowego, które zakłada możliwą lub oczekiwaną w danym kontekście sytuacyjnym naturę związku.

Selene (także Księżyc, gr. Σελήνη Selḗnē ‘Księżyc’, łac. Luna ‘Księżyc’) – w mitologii greckiej tytanida, bogini i uosobienie Księżyca.

4,533 miliarda lat temu – to znaczy, 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 połowy 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.

Mars – czwarta według oddalenia od Słońca planeta Układu Słonecznego. Nazwa planety pochodzi od imienia rzymskiego boga wojny – Marsa. Zawdzięcza ją swej barwie, która przy obserwacji wydaje się być rdzawo-czerwona i kojarzyła się starożytnym z pożogą wojenną. Postrzegany odcień wynika stąd, że powierzchnia planety jest pokryta tlenkami żelaza. Mars posiada dwa niewielkie księżyce o nieregularnych kształtach – Fobosa i Deimosa. Prawdopodobnie są to dwie planetoidy przechwycone przez pole grawitacyjne planety. Przypuszcza się, że mogło na niej kiedyś powstać życie, jednak obecnie nie ma na to solidnych dowodów.

Teja (gr. Θεία Theia) – w mitologii greckiej tytanida wzroku (thea) i jaśniejącego nieba (aithre); córka Uranosa i Gai. Stała się również tą, która została obdarzona złotem, srebrem i klejnotami z ich jasnością i nieodłączną wartością. Ze związku ze swoim bratem i mężem Hyperionem wydała na świat syna Heliosa (Słońce) oraz córki Selene (Księżyc) i Eos (świt). Podobnie jak jej siostry była prorokującą boginią.

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.

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 proto-księżycowa materia pochodzi od ciała, które uderzyło w Ziemię, Księżyc powinien być bogaty w pierwiastki syderofilne, podczas, gdy w rzeczywistości jest w nie ubogi.

Utworzenie Księżyca wymaga około dwa razy większego momentu pędu, niż teraz ma układ Ziemia-Księżyc.

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

Księżyc

Granica Roche'a

Bibliografia

William K. Hartmann and Donald R. Davis, Satellite-sized planetesimals and lunar origin, (International Astronomical Union, Colloquium on Planetary Satellites, Cornell University, Ithaca, N.Y., Aug. 18-21, 1974) Icarus, vol. 24, Apr. 1975, p. 504-515
Alastair G. W. Cameron and William R. Ward, The Origin of the Moon, Abstracts of the Lunar and Planetary Science Conference, volume 7, page 120, 1976
Dana Mackenzie: The big splat, or how our moon came to be. Hoboken, NJ.: John Wiley & Sons, 2003. ISBN 0-471-15057-6.

Linki zewnętrzne

Planetary Science Institute: Giant Impact Hypothesis (ang.)

Computer modelling of the Moon's creation (Space.com) (ang.)

Origin of the Moon (ang.) by Prof. AGW Cameron

Klemperer Rosette simulations using Java applets (ang.)

SwRI giant impact hypothesis simulation (ang.) (.wmv and .mov)

How Did The Moon Get Into Orbit? (ang.)

Origin of the Moon – computer model of accretion (ang.)

Edward Belbruno, J. Richard Gott, Where Did The Moon Come From? (ang.)

Ziemia (łac. Terra) − trzecia licząc od Słońca, a piąta co do wielkości planeta Układu Słonecznego. Pod względem średnicy, masy i gęstości jest to największa planeta skalista Układu.

Symulacja komputerowa - symulacja z wykorzystaniem modelu matematycznego, zapisanego w postaci programu komputerowego. Techniki symulacyjne są szczególnie przydatne tam, gdzie analityczne wyznaczenie rozwiązania byłoby zbyt pracochłonne, a niekiedy nawet niemożliwe - co często ma miejsce w systemach złożonych.