
一項新的研究表明,在災難性的撞擊後可能立即形成月亮,從而撕毀了一塊地球並將其投入太空。
自1970年代中期以來,天文學家認為月亮可能是通過碰撞之間的地球和一個古老的火星- 大小稱為Theia的原理;巨大的影響會產生一個巨大的碎片場,我們的月球伴侶從中逐漸形成了數千年。
但是,基於超級計算機模擬以比以往更高的超級計算機模擬的新假設表明,畢竟,月亮的形成可能不是一個緩慢而漸進的過程,而是在短短幾個小時內進行的。科學家於10月4日在雜誌上發表了他們的發現天體物理日記信。
有關的:NASA說
雅各布·凱格里斯(Jacob Kegerreis)說,我們已經了解到,很難預測您需要可靠地模擬這些暴力和復雜碰撞的分辨率 - 您只需要繼續進行測試,直到您發現提高決議的進一步停止使您獲得的答案有所作為。 ”
科學家在1969年7月《阿波羅11號傳教士》返回後獲得了關於月球創造的第一線索NASA宇航員尼爾·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)和巴斯·奧爾德林(Buzz Aldrin)帶來了47.6磅(21.6公斤)的月球岩石和塵埃回到地球。這些樣品的歷史可追溯到約45億年前,將月亮的創造在動蕩的時期內約1.5億年。太陽系。
其他線索指出,我們最大的自然衛星是由地球與假設星球之間的暴力碰撞所孕育的,科學家以神話希臘泰坦泰坦(Titan Theia)的名字命名,即塞琳(Selene)的母親,月亮女神。這些證據包括在月球和地球岩石組成方面的相似之處。地球的旋轉和月亮的軌道具有相似的方向;這兩個物體的高棱角動量;以及在我們的太陽系中其他地方的碎屑存在。
但是,宇宙碰撞的發生方式正是為了辯論。傳統的假設表明,隨著Theia墜入地球,行星破壞的影響將Theia碎成了數百萬塊,將其減少到漂浮的瓦礫。 Theia的破碎遺體,以及一些從我們年輕星球的地幔中撕下的汽化岩石和氣體,慢慢地混合到一個圓盤中,摩爾河的熔融球體融合併冷卻了數百萬年。
然而,圖片的某些部分仍然難以捉摸。一個重要的問題是,為什麼,如果月亮主要是由Theia製成的,那麼它的許多岩石是否與地球上的岩石相似?一些科學家建議,地球上蒸發的岩石更多地用於創造月亮的岩石與粉碎的殘餘物相比,這個想法提出了自己的問題,例如為什麼其他模型表明,月亮大部分是由瓦解的地球岩石造成的,與我們今天所看到的軌道大不相同。
為了調查碰撞發生後月球形成的不同可能的情況,這項新研究的作者轉向了一個名為SPH的計算機程序,該程序具有相互依賴的細顆粒任務(SWIFT),該計劃旨在密切模擬複雜且不斷變化的引力和流體動力的網絡,以大量物質作用。準確地做到這一點並不是簡單的計算任務,因此科學家使用超級計算機來運行該程序:在達勒姆大學(Durham University)使用高級計算設施(DIRAC)的分佈式研究中暱稱Cosma(“宇宙學機器”的縮寫)。
通過使用Cosma以不同的角度,旋轉和速度模擬數百次地球碰撞,Lunar Sleuths能夠對比以往更高的分辨率進行天文攻擊的後果建模。這些模擬中的分辨率由模擬使用的粒子數量設置。根據Kegerreis的說法,對於巨大的影響,標準模擬分辨率通常在100,000到100萬個顆粒之間,但是在新的研究中,他和他的研究人員能夠建模高達1億個顆粒。
“通過更高的分辨率,我們可以研究更多的細節 - 就像較大的望遠鏡如何使您拍攝更高分辨率的遙遠行星圖像或星系發現新的細節,”凱格里斯說。
他補充說:“其次,也許更重要的是,在模擬中使用太低的分辨率會給您帶來誤導甚至是錯誤的答案。” “您可能會想像,如果您用玩具塊製造一輛模型車,以模擬汽車在撞車事故中的破裂方式,那麼,如果您只使用幾十個塊,它可能只是在中間完美地劃分。但是,隨著數千或數百萬美元的速度,您可能會開始使它皺眉並以更現實的方式破裂。”
高分辨率的模擬使研究人員的月球在數小時內從地球彈出的塊和破碎的Theia碎片中形成,提供了單階段的地層理論,為月球可見特性提供了簡潔而優雅的答案,例如其寬闊的傾斜軌道;它部分熔化的內部;和薄的外殼。
但是,研究人員將不得不檢查從月球表面深處發掘的岩石和塵埃樣品(NASA未來Artemis任務的目標),才能確認其披風的混合方式。
凱格里斯說:“甚至更多來自月球表面的樣本可能對使月球構圖和進化的新發現和更自信的發現非常有幫助,然後我們可以追溯到像我們這樣的模型模擬。” “像這樣的任務和研究以及許多其他人都穩步幫助我們排除更多的可能性,並縮小月球和地球的實際歷史,並更多地了解整個太陽系的行星如何形成。”
這樣的調查還可以闡明地球的形成方式並成為生命中的星球。
“我們越了解月球的發展,我們就越發現自己地球的演變,”研究的合著者Vincent Eke,Durham University副教授Vincent Eke,Durham University,在一份聲明中說。 “他們的歷史是交織在一起的,可以在其他行星的故事中被相似或完全不同的碰撞而變化。”