Тэорыя гіганцкага сутыкнення

Адзін з варыянтаў Гіганцкага сутыкнення. выгляд з паўднёвага полюса Сонца.

Мадэль ударнага фармавання месяца (ужываецца таксама тэрмін «Мадэль мегаімпакту», «Гіганцкае сутыкненне» (ад англ.: Giant impact) і інш.) — адна з распаўсюджаных гіпотэзаў фармавання Месяца. Паводле гэтай мадэлі Месяц узнік у выніку сутыкнення маладой Зямлі з аб’ектам, падобным памерамі на Марс. Гэты гіпатэтычны аб’ект часам называюць Тэя у гонар адной з сясцёр-тытанід, маці Геліяса, Эос і Селены (месяца).

Звесткі, атрыманыя праз місію «Апалон», згодна якім суадносіны ізатопаў тытана ў месяцавых ўзорах супадаюць з зямнымі, патрабуюць перагляду існуючых мадэляў фармавання Месяца з улікам ізатопнай аднастайнасці. На бягучы момант існуе некалькі мадыфікацый тэорыі сутыкнення, якія дазваляюць патлумачыць гэтю аднастайнасць. У прыватнасці, Тэя могла быць больш масіўнай, чым лічылася да гэтай пары, альбо Месяц мог астываць даўжэй.

Доказамі справядлівасці гэтай гіпотэзы лічацца: ўзоры месяцавага грунту, якія ўказваюць на тое, што паверхня Месяца некалі была расплаўленай, і тое, што Месяц, магчыма, мае адносна малое ядро з серністага жалеза, а таксама сведчанні падобных сутыкненняў у іншых звездных зорных сістэмах.

Засталося некалькі пытанняў, звязаных з гэтай гіпотэзай, якія так і не знайшлі тлумачэння. Да іх можна аднесці: адсутнасць у месяцавых ўзораў чаканага адсоткавага ўтрымання лятучых элементаў, вокісаў жалеза ці сідэрафільных элементаў, а таксама адсутнасць доказаў таго, што Зямля калісьці мела акіяны магмы, што маецца на ўвазе гэтай гіпотэзай.

Упершыню тэорыю гіганцкага сутыкнення прапанавалі Уільям К. Хартман і Дональд Р. Дэвіс у 1975 годзе ў артыкуле, надрукаваным у часопісе «Icarus».

Сцэнарый сутыкнення

Арбіта Месяца за апошнія 4.57 мільярды год

4,533 мільярды гадоў таму, неўзабаве пасля фармавання, Зямля сутыкнулася з протапланетай Тэя — падобнай памерам на Марс (прыкладна 1/10 масы Зямлі). Удар прыпаў не па цэнтру, а пад вуглом (амаль па касальнай). У выніку большая частка рэчыва аб’екту і частка рэчыва зямной мантыі былі выпіхнуты на калязямную арбіту. З гэтых аскепкаў згуртаваўся прота-Месяц і пачаў круціцца па арбіце з радыусам каля 60 000 км. Зямля ў выніку ўдара атрымала рэзкі прырост хуткасці кручэння (адзін абарот за 5 гадзін) і заўважны нахіл восі кручэння.

З камп’ютарнай мадэлі гэтай падзеі зроблена выснова, што Месяц атрымаў сваю сферычную форму ў перыяд ад аднаго года да ста год пасля сутыкнення.

Сведчаць аб такім сутыкненні сабраныя экіпажамі касмічных апаратаў «Апалон» узоры месяцавых парод, якія зместам ізатопаў кіслороду амаль ідэнтычныя рэчыву зямной мантыі. Хімічным даследванем гэтых узораў не выяўлена ані лятучых спалучэнняў, ані лёгкіх элементаў; мяркуецца, што яны былі «выпараны» празмерна моцным нагрэвам падчас стварэння гэтых парод. Сейсмаметрыяй на Месяцы былы вымераны памеры яе жалеза-нікелевага ядра, якое апынулася меней, чым меркавалася іншымі гіпотэзамі ўтварэння Месяца (напрыклад, гіпотэзай адначасовага фармавання Месяца і Зямлі). У той жа час, такі малы памер ядра добра тлумачыцца тэорыяй сутыкнення, у якой лічыцца, што Месяц сфармаваўся пераважна з выкінутага ўдарам больш лёгкага рэчыва мантыі Зямлі і цела, якое з ёй сутыкнулася, у той час як тяжкае ядро гэтага цела пагрузілася і злілася з ядром Зямлі.

Акрася самога факту існавання Месяца, тэорыя тлумачыць і дэфіцыт у зямной кары фельзічных («светлых») і прамежкавых парод, якіх недастаткова для поўнага пакрыцця паверхні Зямлі. У выніку мы маем кантыненты, якія складаюцца з адносна лёгкіх фельзічных парод, і акіянскіх басейнаў, якія складаюцца з больш цёмных і цяжкіх метал-утрымальных парод. Такая розніца ў складзе парод пры наяўнасці вады дазваляе функцыянаваць сістэме тэктанічнага руху літасферных плітаў, якія фармуюць зямную кару.

Таксама мяркуецца, што нахіл зямной восі і нават кручэнне Зямлі — вынік менавіта гэтага сутыкнення.

Тэя

Асноўны артыкул: Планета Тэя

Тэя сфармавалася ў пункце Лагранжа L4, потым перайшла на хаатычную арбіту, наблізілася да Зямлі і сутыкнулася з ёй. Адна «пятля» арбіты займае адзін год. Зямля паказана нерухомай (круцільная сістэма адліку)

На думку некаторых, сутыкненне з Зямлёй цела памерам з Марс пад такім вуглом, каб не знішчыць планету, у спалучэнні з узніклым «удалым» вуглом нахілу восі Зямлі (які забяспечвае змену пор году), плюс стварэнне ўмоў для моцнай літасфернай тэктонікі (якая забяспечвае узнаўленне «вуглероднага цыклу»), — усё гэта можа з’яўляцца довадам на карысць малой верагоднасці узнікнення жыцця увогуле і надзвычай малой верагоднасці існавання жыцця ў бліжэйшых абласцях Сусвету. Гэта гіпотэза атрымала назву «гіпотэза ўнікальнай Зямлі» (Rare Earth).

Аднак у створаным у 2004 годзе артыкуле Эдвард Белбруна і Рычард Гот выказалі здагадку, што гіпатэтычная протапланета Тэя, якая сутыкнулася з Зямлёй, магла сфармавацца ў адным з пунктаў Лагранжа сістэмы Зямля-Сонца — L₄ ці L₅, а потым перацсці на хаатычную арбіту, напрыклад у выніку гравітацыйных абурэнняў з боку іншых планет, і сутыкнуцца з Зямлёй з адносна малой хуткасцю.

Такі механізм істотна павялічвае верагоднасць сустрэчы нябеснага цела з Зямлёй з запатрабаванымі параметрамі сутыкнення. Мадэляванне, здзейсненае ў 2005 годзе доктарам Робін Кэнап, паказала, што спадарожнік Плутону Харон мог таксама ўтварыцца каля 4,5 мільярдаў год таму ад сутыкнення Плутона з іншым целам з поясу Койпера, дыяметрам ад 1600 да 2000 км, якое ўдарыла планету на хуткасці 1 км/с. Кэнап мяркуе, што такі працэс фармавання спадарожнікаў планет мог быць звычайнай справай у маладой Сонечнай сістэме. Такія планеты на нестабільных арбітах знікаюць вельмі хутка пасля ўзнікнення планетнай сістэмы, і абарачэнне сучасных планет можа быць патлумачана гэтым механізмам.

У такім выпадку «гіпотэза ўнікальнай Зямлі» зводзіцца толькі да патрэбнага палажэння планеты ў нашай зорнай сістэме, вялікай колькасці вадкай вады на паверхні, цяжкаму спадарожніку на нізкай арбіце, які стварае гіганцкія прылівы і перамешвае іх змест на працягу мільярда гадоў.

Гл. таксама

Паходжанне Месяца — агляд прапанаваных гіпотэзаў паходжання Месяца.

Літаратура

• Dana Mackenzie, «The Big Splat, or How Our Moon Came to Be», 2003, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-15057-6.
• D.V.Voronin «Generation of the Moon and Some Other Celestial Bodies due to Explosion in Planet Interiors(недаступная спасылка)» INTERNATIONAL JOURNAL OF GEOLOGY Issue 2, Vol. 1, 2007
• Алексей Левин «Прекрасная Селена» «Популярная механика» № 5, 2008

Спасылкі

• Planetary Science Institute (англ.) — старонка па Тэорыі гіганцкага сутыкнення.
• Southwest Research Institute (англ.)
• Камп’ютарнае мадэляванне стварэння Месяца (англ.)
• Southwest Research Institute (англ.) — паведамленне аб тэорыі паходжання Харона ў выніку сутыкнення.