Kast tankene tilbake til da jorden var en baby. Solsystemet var en brutal barnehage. Gigantiske fragmenter av stein virvlet kaotisk rundt en brennende ung sol, og bombarderte regelmessig spedbarnsplaneter. Jorden ble dannet i denne perioden, passende kalt Hadean, og uten dette jevne ildregnet som bygger opp beinene på planeten vår, ville vi ikke vært her i det hele tatt.
Og det ville ikke månen heller.
Mot slutten av denne perioden, for rundt 4.5 milliarder år siden, slo en protoplanet på størrelse med Mars kalt Theia inn i jorden i en kollisjon som antas å ha sluppet ut. 100 millioner ganger mer energi enn asteroiden som gjorde slutt på dinosaurene. Nedslaget ødela Theia, kastet en titanisk sky av materiale i bane – og fødte månen vår.
Dette gigantisk innvirkningsscenario er den ledende teorien for hvordan månen ble dannet fordi den passer med mye av det vi observerer om jorden og månen i dag. Men forskere diskuterer fortsatt detaljene. Tidlige simuleringer av påvirkningen antydet for eksempel at månen for det meste ville være laget av materiale fra Theia, men analyse av månens bergarter viser at den geokjemiske sammensetningen av jorden og månen er nesten identisk.
Nå har imidlertid en ny høyoppløselig simulering, beskrevet i en fersk artikkel av NASA Ames-forskere og forskere ved Durham University, kan bidra til å løse avviket.
I følge papiret samsvarer resultatene over en rekke mulige påvirkningsscenarier mer observasjoner, inkludert månens bane og sammensetning. Men kanskje mest overraskende, der tidligere arbeid antydet at månens dannelse ville ha tatt måneder eller år, antyder den nye simuleringen at satellitten vår ble dannet og ble kastet i bane på bare timer.
I simuleringen, vist i videoen nedenfor, slår Theia Jorden med et blikk slag. En bue av materiale, som stammer fra både Theia og Jorden, pisker inn i bane og danner to kropper. Den største av disse, dømt til å falle tilbake til jorden, sender den minste, månen, i en stabil bane. Hvis den første kollisjonen fant sted ved midnatt, ville månen ha dannet seg ved frokost.
[Innebygd innhold]
Dette er ikke det første forsøket på å bedre tilpasse observasjonene våre til månens gigantiske nedslagshistorie.
Forskere har foreslått og simulert en rekke teorier for å forklare månens geokjemiske sammensetning. Disse inkluderer høyere energi eller flere sammenstøt, et treff-og-kjør, eller muligheten for en tidligere påvirkning, da jorden fortsatt var dekket av en hav av magma. Disse er fortsatt mulige, selv om hver også kommer med sitt eget sett med utfordringer.
Her tok teamet en annen tilnærming, og antydet at problemet kanskje ikke er teorien, men vår simulering av det. Eldre simuleringer brukte hundretusener eller millioner av "partikler" - du kan tenke på disse som idealiserte digitale stand-ins for biter av Jorden og Theia, som hver følger fysikkens lover i kollisjonen. Den siste simuleringen bruker derimot hundrevis av millioner partikler, hver rundt 8.5 kilometer på tvers.
Det er høyeste oppløsning digital gjenskaping av månens formasjon ennå.
Oppløsningen brakte mekanikken til store påvirkninger i fokus på en måte før, mindre detaljerte simuleringer kunne rett og slett ikke. Og i prosessen kastet verket en ny, potensielt enklere teori i hatten: At månen dannet seg raskt, med bare ett trinn. Teamet fant ut at dette scenariet kunne produsere en måne omtrent som vår, fra bane til komposisjon.
Men mens det nye arbeidet er fristende, vil ytterligere forsterkning kreve flere høyoppløselige simuleringer og, avgjørende, fremtidige oppdrag som samler inn flere prøver fra selve månen.
Uansett hva forskerne finner, har historien om månens dannelse vidtrekkende implikasjoner. Det er skjebnen er tett knyttet til jordens, fra tidevann til platetektonikk og fremveksten og utviklingen av selve livet. Hvis vi finner ut at månen vår er en ytterside – slik den ser ut til å være i solsystemet vårt, i det minste – er kanskje sjansene for at liv oppstår og overlever det lange løp andre steder mindre. Vi vet bare ikke ennå.
Derfor er det viktig å bygge og studere simuleringer som denne.
"Jo mer vi lærer om hvordan månen ble til, jo mer oppdager vi om utviklingen av vår egen jord," sa Vincent Eke, en forsker ved Durham University og medforfatter på papiret, i en uttalelse. "Historien deres er sammenvevd - og kan gjentas i historiene til andre planeter endret av lignende eller svært forskjellige kollisjoner."
Bilde Credit: NASA Ames forskningssenter
