Jordens måne är ett ovanligt objekt i vårt solsystem, och nu finns det en ny teori för att förklara hur den hamnade där den är, vilket sätter några vändningar på den nuvarande teorin om "jättepåverkan". Verket publiceras 31 oktober i tidskriften Natur .

Månen är relativt stor jämfört med planeten den kretsar runt, och den är gjord av nästan samma grejer, minus några mer flyktiga föreningar som avdunstat för länge sedan. Det gör att det skiljer sig från alla andra större objekt i solsystemet, sa Sarah Stewart, professor i jord- och planetvetenskap vid University of California, Davis och senior författare på tidningen.

"Varje annan kropp i solsystemet har olika kemi, " Hon sa.

Läroboksteorin om månbildning går så här. Sent i bildandet av solsystemet kom "jättepåverkan"-fasen, när heta objekt i planetstorlek kolliderade med varandra. Ett föremål i storleken Mars betade det som skulle bli jorden, kastar av sig en massa material från vilket månen kondenserades. Denna påverkan satte vinkelmomentet för jord-månesystemet, och gav den tidiga jorden en femtimmarsdag. Under årtusenden, Månen har dragit sig tillbaka från jorden och rotationen har avtagit till vårt nuvarande 24-timmarsdygn.

Forskare har räknat ut detta genom att titta på månens nuvarande bana, att ta reda på hur snabbt vinkelmomentet i jord-månesystemet har överförts av tidvattenkrafterna mellan de två kropparna, och jobbar baklänges.

Men det finns ett par problem med läroboksteorin. Den ena är månens överraskande jordliknande sammansättning. En annan är att om månen kondenseras från en skiva av material som roterar runt jordens ekvator, den bör vara i omloppsbana över ekvatorn. Men månens nuvarande bana lutar utanför ekvatorn, vilket betyder att lite mer energi måste ha lagts in för att flytta den.

Ett alternativ för att förklara allt

Stewart, hennes tidigare postdoktor Matija Ćuk (nu vetenskapsman vid SETI Institute i Mountain View, Kalifornien), med Douglas Hamilton vid University of Maryland och Simon Lock, Harvard Universitet, har kommit på en alternativ modell.

Under 2012, Ćuk och Stewart föreslog att en del av vinkelmomentet i jord-månesystemet kunde ha överförts till jord-sol-systemet. Det möjliggör en mer energisk kollision i början av processen.

I den nya modellen, en högenergikollision lämnade en massa av förångat och smält material från vilket jorden och månen bildades. Jorden sattes igång med en tvåtimmars dag, dess axel pekar mot solen.

Eftersom kollisionen kunde ha varit mer energisk än i den nuvarande teorin, materialet från jorden och stötkroppen skulle ha blandat sig, och både jorden och månen kondenserade från samma material och har därför en liknande sammansättning.

När vinkelmomentet försvann genom tidvattenkrafter, Månen drog sig tillbaka från jorden tills den nådde en punkt som kallas "LaPlace-planövergången, " där krafterna från jorden på månen blev mindre viktiga än gravitationskrafterna från solen. Detta fick en del av vinkelmomentet i jord-månesystemet att överföras till jord-solsystemet.

Detta gjorde ingen större skillnad för jordens bana runt solen, men den vände jorden upprätt. Vid denna tidpunkt, modellerna som byggts av teamet visar månen som kretsar runt jorden i hög vinkel, eller benägenhet, till ekvatorn.

Under några tiotals miljoner år, Månen fortsatte att sakta röra sig bort från jorden tills den nådde en andra övergångspunkt, Cassini-övergången, vid vilken punkt månens lutning – vinkeln mellan månens bana och jordens bana runt solen – sjönk till cirka fem grader, sätter månen mer eller mindre i sin nuvarande bana.

Den nya teorin förklarar elegant månens bana och sammansättning baserat på en enda, stor inverkan i början, sa Stewart. Inga extra ingripande steg krävs för att knuffa fram saker.

"En jätteeffekt sätter igång händelseförloppet, " Hon sa.