Vznik Měsíce patří k největším záhadám rané Sluneční soustavy. Podle nejrozšířenější hypotézy se mladá Země před více než čtyřmi miliardami let srazila s tělesem přibližně velikosti Marsu, označovaným jako Theia. Z materiálu vyvrženého při této gigantické kolizi následně vznikl Měsíc.
Nové modelování vedené vědci ze Southwest Research Institute a University of Arizona však ukazuje, že rozhodující nemusela být jen energie nárazu. Výsledek zásadně ovlivňovaly také teplota a mechanická pevnost obou planetárních těles. V některých simulacích vznikl kolem Země klasický disk trosek, ze kterého by se Měsíc vytvořil později. V jiném scénáři se však už přibližně pět hodin po srážce vytvořilo téměř celistvé měsíční těleso.
Tradiční simulace gigantického impaktu často předpokládaly, že při tak obrovských energiích lze pevnost hornin zanedbat a kolidující tělesa se budou chovat téměř jako kapalina. Nová studie tento předpoklad prověřila pomocí modelů, které zahrnují teplotně závislou pevnost geologického materiálu. Ukázalo se, že rozdíl je významný.
Horké horniny jsou mechanicky slabší než chladnější. Pokud byly Země a Theia před srážkou velmi horké, mohl náraz Theiu silně rozrušit a vytvořit rozsáhlý disk trosek. Z něj by se Měsíc postupně sestavil. Při zahrnutí vyšší pevnosti materiálu ale může kolize proběhnout jinak. V jednom z modelů, který vycházel ze základních parametrů používaných už v původních simulacích gigantického impaktu, vzniklo během přibližně pěti hodin samostatné téměř celistvé měsíční těleso.
Výsledek vytváří zajímavé spojení mezi teplotou mladých planet a dobou vzniku Měsíce. Protoplanety jsou po svém vzniku velmi horké a s časem postupně chladnou. Pozdější srážka by proto mohla proběhnout mezi pevnějšími tělesy než kolize odehrávající se krátce po jejich vzniku. Podle autorů studie by způsob, jakým se Měsíc při srážce vytvořil, mohl nepřímo pomoci určit také období samotného impaktu.
Teplota a pevnost obou těles zároveň ovlivňují, jak se při nárazu promíchal materiál Země a Theii. To je důležité kvůli dlouhodobému problému teorií vzniku Měsíce: horniny Země a Měsíce mají v řadě izotopových charakteristik mimořádně podobné složení. Pokud by Měsíc vznikl převážně z materiálu cizího tělesa, bylo by nutné vysvětlit, proč se jeho složení Zemi tolik podobá. Nová simulace tuto otázku definitivně neřeší, ale ukazuje, že mechanické vlastnosti obou těles mohou výrazně změnit způsob, jakým se jejich materiál při srážce rozdělí.
Nový výzkum neznamená, že vědci prokázali vznik Měsíce během pěti hodin. Jde o jeden z výsledků numerických simulací, který ukazuje, že tak rychlé vytvoření téměř celistvého Měsíce je za určitých počátečních podmínek fyzikálně možné. Jiné teploty a vlastnosti materiálu vedou ve stejném typu modelu k odlišnému výsledku, například k vytvoření disku trosek, z něhož by Měsíc vznikal postupně.
Otevřené zůstávají také otázky skutečného složení Theii, přesného poměru pozemského a cizího materiálu v Měsíci nebo jeho dalšího vývoje po srážce. Studie však ukazuje, že proměnná, která byla v některých starších modelech považována za nepodstatnou, může zásadně změnit celý výsledek gigantického impaktu.
Měsíc tedy možná nemusel vznikat pouze pomalým shlukováním obrovského množství trosek kolem Země. Za určitých podmínek mohl být základ jeho dnešní podoby vytvořen během několika hodin, v důsledku jedné z nejdramatičtějších srážek v historii Sluneční soustavy.
(vlk, prvnizpravy.cz, foto: zai)
Zdroje: 1. Southwest Research Institute – SwRI-led modeling identifies new scenarios for Moon formation; 2. The Astrophysical Journal Letters – Collisional Capture of an Intact Moon Depends on Strength; 3. Phys.org – Giant impact could have formed an intact moon within five hours, simulations suggest
