I årtier har forskere funderet over, hvordan Jorden erhvervede sin eneste satellit, Månen. Mens nogle har hævdet, at det dannede sig fra materiale, der blev mistet af Jorden på grund af centrifugalkraft, eller blev fanget af Jordens tyngdekraft, er den mest accepterede teori, at Månen dannede for ca. 4,5 milliarder år siden, da en objekt i Mars-størrelse (kaldet Theia) kolliderede med en proto-Earth (også kendt som Giant Impact Hypotesen).
Da proto-jorden imidlertid oplevede mange gigantiske påvirkninger, forventes flere måner at have dannet sig i kredsløb omkring den over tid. Spørgsmålet opstår således, hvad skete der med disse måner? Når man rejser netop dette spørgsmål, gennemførte et team, et internationalt forskerhold, en undersøgelse, hvor de antyder, at disse ”måneskyer” i sidste ende kunne have styrtet ned på Jorden og kun efterladt den, vi ser i dag.
Undersøgelsen med titlen "Månefald: kollisioner mellem jorden og dens tidligere måner" blev for nylig vist online og er blevet accepteret til offentliggørelse i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society. Undersøgelsen blev ledet af Uri Malamud, en postdoktor fra Technion Israel Institute of Technology, og omfattede medlemmer fra University of Tübingen, Tyskland og Wien-universitetet.
Af hensyn til deres undersøgelse overvejede Dr. Malamud og hans kolleger - Prof. Hagai B. Perets, Dr. Christoph Schafer og Mr. Christoph Burger (en ph.d.-studerende) - hvad der ville ske, hvis Jorden i sin tidligste form havde oplevet flere gigantiske påvirkninger, der foregik kollisionen med Theia. Hver af disse påvirkninger ville have haft potentialet til at danne en sub-Lunar-masse "måneskin", der ville have interageret gravitationsmæssigt med proto-jorden såvel som eventuelle tidligere dannede måneskærme.
I sidste ende ville dette have resulteret i sammenblandinger af månehvirksmåne, månebjælkerne blev skubbet ud fra Jordens bane, eller at månedråberne falder til Jorden. I sidste ende valgte Dr. Malamud og hans kolleger at undersøge denne sidstnævnte mulighed, da den ikke tidligere er blevet undersøgt af forskere. Desuden kunne denne mulighed have en drastisk indflydelse på Jordens geologiske historie og udvikling. Som Malamud angav til Space Magazine via e-mail:
”I den nuværende forståelse af planetdannelse var de sene stadier af jordbunden planetvækst gennem mange gigantiske kollisioner mellem planetariske embryoner. Sådanne kollisioner danner betydelige affaldsskiver, som igen kan blive måner. Som vi antydede og understregede i dette og vores tidligere artikler, i betragtning af antallet af sådanne kollisioner og månens udvikling - vil eksistensen af flere måner og deres gensidige interaktion føre til månefald. Det er en iboende, uundgåelig del af den nuværende planetdannelsesteori. ”
Fordi Jorden er en geologisk aktiv planet, og fordi dens tykke atmosfære fører til naturlig forvitring og erosion, ændrer overfladen sig drastisk med tiden. Som sådan er det altid vanskeligt at bestemme virkningerne af begivenheder, der skete i de tidligste perioder af Jorden - dvs. Hadean Eon, der begyndte for 4,6 milliarder år siden med dannelsen af Jorden og sluttede for 4 milliarder år siden.
For at teste, hvorvidt flere påvirkninger kunne have fundet sted i løbet af denne Eon, hvilket resulterede i måneskyer, der til sidst faldt til Jorden, udførte teamet en række glatte partikler hydrodynamiske (SPH) simuleringer. De overvejede også en række månemassemasser, slagvinkler ved kollisioner og de oprindelige rotationsrater for proto-jord. Grundlæggende, hvis måneskyer faldt til Jorden i fortiden, ville det have ændret rotationshastigheden for proto-jorden, hvilket resulterede i dens nuværende sideriske rotationsperiode på 23 timer, 56 minutter og 4,1 sekunder.
I sidste ende fandt de bevis for, at selvom direkte påvirkning fra store genstande ikke var sandsynligt, at et antal græssende tidevandskollisioner kunne have fundet sted. Disse ville have medført, at materiale og affald blev kastet op i atmosfæren, som ville have dannet små måneskyer, som derefter ville have interageret med hinanden. Som Malamud forklarede:
”Vores resultater viser dog, at i tilfælde af et månefald er fordelingen af materialet fra månefaldet ikke engang på Jorden, og derfor kan sådanne kollisioner give anledning til asymmetri og sammensætningsmæssige inhomogeniteter. Som vi diskuterer i papiret, er der faktisk mulige bevis for sidstnævnte - månefald kan potentielt forklare de isotopiske heterogeniteter i stærkt siderofile elementer i terrestriske klipper. I princippet kan en månekollision også producere en struktur i stor skala på Jorden, og vi spekulerede i, at en sådan effekt kunne have bidraget til dannelsen af Jordens tidligste superkontinent. Dette aspekt er imidlertid mere spekulativt, og det er vanskeligt direkte at bekræfte i betragtning af jordens geologiske udvikling siden disse tidlige tider. ”
Denne undersøgelse udvider effektivt den nuværende og vidt udbredte Giant Impact Hypotese. I overensstemmelse med denne teori dannede Månen de første 10 til 100 millioner år af solsystemet, da de jordiske planeter stadig var under dannelse. I de sidste stadier af denne periode antages disse planeter (Merkur, Venus, Jorden og Mars) hovedsageligt at have vokset gennem påvirkninger med store planetembryoer.
Siden den tid antages det, at Månen har udviklet sig på grund af gensidig jord- og månevande og vandrer udad til sin nuværende placering, hvor den har været lige siden. Dette paradigme overvejer dog ikke påvirkninger, der fandt sted inden ankomsten af Theia og dannelsen af Jordens eneste satellit. Som et resultat hævder Dr. Malamud og hans kolleger, at det er afbrudt fra det bredere billede af jordbaseret planetdannelse.
Ved at tage højde for potentielle kollisioner, der er forud for dannelsen af Månen, hævder de, kunne videnskabsmænd have et mere komplet billede af, hvordan både Jorden og Månen udviklede sig over tid. Disse fund kan også have konsekvenser, når det gælder undersøgelsen af andre solplaneter og måner. Som Dr. Malamud antydede, er der allerede overbevisende beviser for, at store kollisioner påvirkede udviklingen af planeter og måner.
”På andre planeter ser vi bevis for meget store påvirkninger, der frembragte topografiske træk på planeten, såsom den såkaldte Mars-dikotomi og muligvis dikotomien på Charons overflade,” sagde han. ”Disse måtte stamme fra påvirkninger i stor skala, men små nok til at gøre sub-globale planetfunktioner. Månefald er naturlige forfædre for sådanne påvirkninger, men man kan ikke udelukke nogle andre store påvirkninger af asteroider, der kunne give lignende effekter. ”
Der er også muligheden for, at sådanne kollisioner sker i en fjern fremtid. I henhold til de nuværende skøn over dens migration vil Mars 'måne Phobos til sidst gå ned på overfladen af planeten. Selvom den er lille sammenlignet med de påvirkninger, der ville have skabt månekanter og månen omkring Jorden, er denne eventuelle kollision direkte bevis på, at månefald fandt sted i fortiden og vil igen i fremtiden.
Kort sagt, historien om det tidlige solsystem var voldelig og kataklysmisk, med en hel del skabelse som følge af kraftige kollisioner. Ved at have et mere komplet billede af, hvordan disse påvirkningsbegivenheder påvirkede udviklingen af de jordiske planeter, kan vi få ny indsigt i, hvordan livsbærende planeter dannede sig. Dette kan igen hjælpe os med at finde sådanne planeter i ekstrasolsystemer.
