지구가 아기였을 때로 마음을 돌려보세요. 태양계는 잔인한 보육원이었습니다. 거대한 암석 조각이 불타오르는 어린 태양 주위를 혼란스럽게 소용돌이치며 정기적으로 유아 행성을 공격했습니다. 이 기간 동안 지구가 형성되었으며, 적절하게는 하데스(Hadean)라고 불리며, 이 꾸준한 불의 비가 우리 행성의 뼈를 형성하지 않는다면 우리는 전혀 여기에 있지 않았을 것입니다.
그리고 달도 마찬가지입니다.
이 기간이 끝날 무렵, 약 4.5억 년 전 화성 크기의 원시행성 테이아(Theia)가 지구와 충돌하여 방출된 것으로 생각됩니다. 100억 배 더 많은 에너지 공룡을 멸망시킨 소행성보다. 충격은 테이아를 파괴하고 거대한 물질 기둥을 궤도에 던졌습니다. 우리의 달을 낳았다.
이 거대한 충격 시나리오 오늘날 우리가 지구와 달에 대해 관찰하는 것과 많이 일치하기 때문에 달이 어떻게 형성되었는지에 대한 주요 이론입니다. 그러나 과학자들은 여전히 세부 사항에 대해 논의하고 있습니다. 예를 들어 충돌에 대한 초기 시뮬레이션에서는 달이 대부분 Theia의 물질로 만들어질 것이라고 제안했지만 달 암석을 분석한 결과 지구와 달의 지구화학적 구성이 거의 동일하다는 것을 알 수 있습니다.
그러나 이제 새로운 고해상도 시뮬레이션, NASA Ames 과학자 및 Durham 대학 연구원의 최근 논문에서 설명, 불일치를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.
이 논문에 따르면, 가능한 여러 충돌 시나리오의 결과는 달의 궤도와 구성을 포함한 관측과 더 밀접하게 일치합니다. 그러나 아마도 가장 놀랍게도, 이전 연구에서는 달의 형성에 몇 달 또는 몇 년이 걸렸을 것이라고 제안했지만 새로운 시뮬레이션은 우리 위성이 형성되어 단 몇 시간 만에 궤도에 진입했음을 시사합니다.
아래 비디오에 표시된 시뮬레이션에서 Theia는 눈부신 일격으로 지구를 공격합니다. 테아와 지구에서 기원하는 물질의 호는 궤도를 휘젓고 두 개의 몸체를 형성합니다. 이 중 더 큰 것은 지구로 다시 떨어질 운명이며 더 작은 달인 달을 안정된 궤도로 발사합니다. 초기 충돌이 자정에 발생했다면 달은 아침 식사에 의해 형성되었을 것입니다.
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이것은 우리의 관측을 달의 거대한 충돌 기원 이야기에 더 잘 맞추려는 첫 번째 시도가 아닙니다.
과학자들은 달의 지구화학적 구성을 설명하기 위해 여러 이론을 제안하고 시뮬레이션했습니다. 여기에는 더 높은 에너지 또는 다중 충격, 뺑소니 또는 조기 영향 가능성, 지구가 여전히 마그마의 바다. 이것들은 여전히 가능하지만 각각 고유한 도전 과제도 함께 제공됩니다.
여기에서 팀은 아마도 문제가 이론이 아니라 시뮬레이션에 있다고 제안하면서 다른 접근 방식을 취했습니다. 이전 시뮬레이션에서는 수십만 또는 수백만 개의 "입자"를 사용했습니다. 이러한 입자를 충돌 시 물리 법칙을 따르는 지구와 테아 덩어리에 대한 이상적인 디지털 스탠드인이라고 생각할 수 있습니다. 반면에 최신 시뮬레이션은 약 8.5km(14마일) 크기의 수억 개의 입자를 사용합니다.
그건 아직까지 달의 형성을 가장 높은 해상도로 디지털로 재현.
이 해상도는 이전에는 덜 세부적인 시뮬레이션이 할 수 없었던 방식으로 큰 충격의 역학에 초점을 맞췄습니다. 그리고 그 과정에서 연구는 새롭고 잠재적으로 더 단순한 이론을 모자에 던졌습니다. 달은 단 한 단계 만에 빠르게 형성된다는 것입니다. 팀은 이 시나리오가 궤도에서 구성에 이르기까지 우리와 매우 유사한 달을 생성할 수 있음을 발견했습니다.
그러나 새로운 작업이 매력적이기는 하지만 더 강화하려면 더 많은 고해상도 시뮬레이션이 필요하고 결정적으로는 달 자체에서 더 많은 샘플을 수집하는 미래의 임무가 필요합니다.
과학자들이 무엇을 발견하든, 달의 형성에 대한 이야기는 광범위한 의미를 가지고 있습니다. 그것의 운명은 지구의 운명과 밀접하게 관련되어 있습니다., 조수에서 판 구조론 및 생명 자체의 부상과 진화에 이르기까지. 우리의 달이 적어도 우리 태양계에 있는 것처럼 이상치라는 것을 알게 된다면, 생명체가 생겨 다른 곳에서 장기적으로 생존할 가능성은 더 낮아질 것입니다. 우리는 아직 모른다.
그렇기 때문에 이와 같은 시뮬레이션을 구축하고 연구하는 것이 중요합니다.
논문의 공동 저자이자 더럼 대학의 연구원인 Vincent Eke는 성명에서 “달이 어떻게 생겨났는지에 대해 더 많이 알수록 지구의 진화에 대해 더 많이 발견하게 됩니다.”라고 말했습니다. "그들의 역사는 서로 얽혀 있으며 유사하거나 매우 다른 충돌로 인해 변경된 다른 행성의 이야기에 반영될 수 있습니다."
이미지 신용 : NASA 에임스 연구 센터
