Predstavte si, že po jednej z najväčších zrážok v dejinách slnečnej sústavy nekrúžil okolo Zeme iba rozptýlený oblak úlomkov. Už približne o päť hodín tam mohol byť veľký zárodok Mesiaca, ktorý držala pokope vlastná gravitácia. Nové počítačové simulácie ukazujú, že o výsledku nárazu mohla rozhodovať vlastnosť, ktorú staršie modely často zanedbávali: pevnosť horúcich hornín.
Áno, takmer celistvý zárodok Mesiaca mohol podľa jedného simulovaného scenára vzniknúť približne za päť hodín po zrážke. Neznamená to však, že vedci určili skutočné trvanie jeho vzniku. Výsledok závisí od neznámej teploty, pevnosti, rýchlosti a uhla nárazu mladej Zeme a Theie.
Čo sa malo stať po zrážke Zeme a Theie
Najrozšírenejšie vysvetlenie vzniku Mesiaca počíta s obrovskou zrážkou približne pred 4,5 miliardy rokov. Do mladej Zeme mala naraziť protoplanéta veľká asi ako Mars, ktorú vedci zvyčajne nazývajú Theia. Náraz vyvrhol do okolia veľké množstvo hornín a zásadne zmenil obe telesá.
Staršie modely často predpokladali, že po takej energetickej udalosti sa horniny správajú prakticky ako kvapalina. Výsledkom býval najmä disk rozžeraveného materiálu a úlomkov okolo Zeme. Mesiac sa z neho mal postupne poskladať pôsobením gravitácie.
Niektoré novšie výpočty však ponúkajú inú možnosť. Zrážka nemusela vytvoriť iba disk, ale mohla dostať na obežnú dráhu veľký kus materiálu, ktorý už od začiatku tvoril takmer celistvý mesačný objekt.
Rozhodovať mohla pevnosť hornín
Tím vedený C. Adeene Dentonovou vo svojich počítačových simuláciách zohľadnil, že horniny majú určitú mechanickú pevnosť a tá sa mení s teplotou. Zjednodušene povedané, horúcejší materiál je slabší a ľahšie sa deformuje, zatiaľ čo chladnejší materiál môže byť pevnejší.
Výskumníci skúšali telesá s rôznymi teplotnými profilmi vrátane počiatočných povrchových teplôt približne 400, 800 a 2 000 kelvinov. Jednotlivé nastavenia viedli k veľmi odlišným výsledkom. Niekedy sa Theia rozpadla a vytvorila disk úlomkov, inokedy po zrážke zostal na obežnej dráhe veľký, takmer neporušený zárodok Mesiaca.
Nie je preto presné tvrdiť, že samotné horúce a mäkké povrchy vždy urýchlia vznik Mesiaca. Vzťah medzi teplotou, pevnosťou a rozpadom telies je zložitejší. Podstatným zistením je, že keď model zahŕňa teplotne závislú pevnosť hornín, výsledok zrážky sa môže zásadne zmeniť.
Odkiaľ sa vzalo päť hodín
Keď vedci zopakovali konkrétne parametre skoršieho modelovania vrátane rovnakej teplotnej štruktúry oboch telies, v simulácii sa približne po piatich hodinách objavil celistvý objekt pripomínajúci prvotný Mesiac. Ide o krajný, ale fyzikálne simulovaný scenár — nie o čas odmeraný z mesačných hornín.
Výraz „Mesiac vznikol za päť hodín“ navyše neznamená, že po tomto čase vyzeral ako dnes. Simulácia opisuje vznik veľkého gravitačne viazaného zárodku po náraze. Nerieši miliardy rokov jeho následného chladnutia, vnútorného vývoja ani formovania dnešnej kôry a povrchu.
Myšlienka rýchleho vzniku celistvého Mesiaca nie je úplne nová. Význam novej práce spočíva najmä v tom, že ukazuje možnú rozhodujúcu úlohu pevnosti materiálu a jeho teploty pri voľbe medzi dvoma výsledkami: veľkým mesačným telesom alebo diskom, z ktorého by sa Mesiac skladal postupne.
Prečo na teplote mladej Zeme záleží
Protoplanéty po svojom vzniku postupne chladli a spevňovali sa. Ak spôsob zrážky závisel od toho, v akom tepelnom stave boli Zem a Theia, simulácie by raz mohli pomôcť spresniť aj obdobie, v ktorom k nárazu došlo. Najprv by však vedci museli lepšie určiť, aké vlastnosti obe telesá v skutočnosti mali.
Práve tu zostáva najväčšia neistota. Nevieme presne, aké boli ich vnútorné teploty, pevnosť, rýchlosť ani uhol zrážky. Z množstva vypočítaných možností preto zatiaľ nemožno vybrať jednu a vyhlásiť ju za definitívny opis vzniku Mesiaca.
Otvorená zostáva aj otázka, prečo majú Zem a Mesiac tak podobné izotopové zloženie — teda zastúpenie rôznych foriem tých istých chemických prvkov. Jedným z možných vysvetlení je, že Theia a mladá Zem vznikli v podobnej oblasti pôvodného disku materiálu okolo Slnka. Nové simulácie však túto možnosť samy osebe nepotvrdzujú.
Päťhodinový výsledok je teda fascinujúcou ukážkou toho, ako rýchlo mohla gravitácia po obrovskom náraze vytvoriť mesačný zárodok. Nie je to však stopka, ktorá by vedcom prezradila presný čas vzniku nášho kozmického suseda.
Ako zrážka vyzerá v simulácii
Video Southwest Research Institute ukazuje modelovaný priebeh zrážky a vznik mesačného telesa.
Zdroje
Marcel Macko
Najviac ma bavia technológie, internet, bizarné správy a udalosti, pri ktorých si človek povie, že toto snáď ani nemôže byť pravda. Sledujem dianie doma aj vo svete a vyberám témy, ktoré podľa mňa stoja za pozornosť. Na Pitchovinách sa ich snažím podať jednoducho, vecne a bez zbytočne nafúknutých titulkov.
