Kast dit sind tilbage til dengang Jorden var en baby. Solsystemet var en brutal planteskole. Kæmpe fragmenter af klippe hvirvlede kaotisk rundt om en brændende ung sol og bombarderede regelmæssigt spæde planeter. Jorden blev dannet i denne periode, passende kaldet Hadean, og uden denne konstante ildregn, der bygger knoglerne på vores planet op, ville vi slet ikke være her.
Og det ville månen heller ikke.
Mod slutningen af denne periode, for omkring 4.5 milliarder år siden, ramte en protoplanet på størrelse med Mars ved navn Theia ind i Jorden i en kollision, der menes at have frigivet 100 millioner gange mere energi end asteroiden, der endte dinosaurerne. Nedslaget ødelagde Theia, kastede en titanisk plum af materiale i kredsløb - og fødte vores måne.
Denne gigantisk effektscenarie er den førende teori for, hvordan månen blev dannet, fordi den passer til meget af det, vi observerer om Jorden og månen i dag. Men videnskabsmænd diskuterer stadig detaljerne. Tidlige simuleringer af påvirkningen antydede for eksempel, at månen for det meste ville være lavet af materiale fra Theia, men analyse af månens klipper viser, at jordens og månens geokemiske sammensætning er næsten identisk.
Nu er der imidlertid en ny højopløsningssimulering, beskrevet i et nyligt papir af NASA Ames videnskabsmænd og forskere ved Durham University, kan hjælpe med at løse uoverensstemmelsen.
Ifølge papiret matcher resultaterne på tværs af en række mulige påvirkningsscenarier mere observationer, herunder månens kredsløb og sammensætning. Men måske mest overraskende, hvor tidligere arbejde antydede, at månens dannelse ville have taget måneder eller år, tyder den nye simulering på, at vores satellit blev dannet og blev slynget i kredsløb på få timer.
I simulationen, vist i videoen nedenfor, slår Theia Jorden med et blik. En bue af materiale, der stammer fra både Theia og Jorden, pisker i kredsløb og danner to kroppe. Den største af disse, der er dømt til at falde tilbage til Jorden, sender den mindre, månen, ind i en stabil bane. Hvis den første kollision fandt sted ved midnat, ville månen være dannet ved morgenmaden.
[Indlejret indhold]
Dette er ikke det første forsøg på bedre at tilpasse vores observationer til månens gigantiske nedslagshistorie.
Forskere har foreslået og simuleret en række teorier for at forklare månens geokemiske sammensætning. Disse omfatter højere energi eller flere påvirkninger, et hit-and-run eller muligheden for en tidligere påvirkning, da Jorden stadig var dækket af en hav af magma. Disse er stadig mulige, selvom hver også kommer med sit eget sæt udfordringer.
Her tog holdet en anden tilgang og antydede, at problemet måske ikke er teorien, men vores simulering af det. Ældre simuleringer brugte hundredtusindvis eller millioner af "partikler" - du kan tænke på disse som idealiserede digitale stand-ins for bidder af Jorden og Theia, som hver følger fysikkens love i kollisionen. Den seneste simulering bruger på den anden side hundreder af millioner af partikler, hver omkring 8.5 miles (14 kilometer) på tværs.
Det er den højeste opløsning digital genskabelse af månens formation endnu.
Opløsningen bragte mekanikken ved store påvirkninger i fokus på en måde, før mindre detaljerede simuleringer simpelthen ikke kunne. Og i processen kastede værket en ny, potentielt enklere teori i hatten: At månen blev dannet hurtigt, i blot et trin. Holdet fandt ud af, at dette scenarie kunne producere en måne, der ligner vores, fra kredsløb til sammensætning.
Men selvom det nye arbejde er lokkende, vil yderligere forstærkning af det kræve flere højopløsningssimuleringer og, afgørende, fremtidige missioner, der indsamler flere prøver fra selve månen.
Uanset hvad videnskabsmænd finder, har historien om månens dannelse vidtrækkende konsekvenser. Dens skæbnen er tæt knyttet til jordens, fra tidevand til pladetektonik og selve livets stigning og udvikling. Hvis vi finder ud af, at vores måne er en afviger - som det i det mindste ser ud til at være i vores solsystem - er chancerne for, at liv opstår og overlever det lange træk andre steder, måske mindre. Vi ved det bare ikke endnu.
Derfor er det vigtigt at bygge og studere simuleringer som denne.
"Jo mere vi lærer om, hvordan månen blev til, jo mere opdager vi om udviklingen af vores egen jord," sagde Vincent Eke, en forsker ved Durham University og en medforfatter på papiret, i en erklæring. "Deres historier er flettet sammen - og kunne gentages i historierne om andre planeter, der er ændret af lignende eller meget forskellige kollisioner."
Billede Credit: NASA Ames Research Center
