I årtionden, forskare har funderat över hur jorden fick sin enda satellit, månen. Vissa har hävdat att det bildades av material som förlorats av jorden på grund av centrifugalkraft, eller fångades av jordens tyngdkraft, den mest accepterade teorin är att månen bildades för ungefär 4,5 miljarder år sedan när ett Mars-stort föremål (vid namn Theia) kolliderade med en proto-jord (alias Giant Impact Hypothesis).

Dock, eftersom proto-jorden upplevde många jättepåverkan, flera månar förväntas ha bildats i omloppsbana runt den med tiden. Frågan uppstår alltså, vad hände med dessa månar? Ställer just denna fråga, ett team ett internationellt team av forskare genomförde en studie där de föreslår att dessa "månskor" så småningom kunde ha kraschat tillbaka till jorden, lämnar bara den vi ser idag.

Studien, med titeln "Moonfalls:Collisions between the Earth and its past moons", visades nyligen online och granskas för närvarande för publicering av Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society . Studien leddes av Uri Malamud, en postdoktor från Technion Israeli Institute of Technology, och inkluderade medlemmar från universitetet i Tübingen, Tyskland, och universitetet i Wien.

För deras studier, Dr Malamud och hans kollegor funderade på vad som skulle hända om jorden, i sin tidigaste form, hade upplevt flera jättestötningar som föregick kollisionen med Theia. Var och en av dessa påverkan skulle ha haft potential att bilda en "månlåt" under månen som skulle ha interagerat gravitationellt med proto-jorden, liksom alla möjliga tidigare bildade måne.

I sista hand, detta skulle ha resulterat i sammanslagningar av måne-mån-måne, månländerna kastas ut från jordens bana, eller månsken som faller till jorden. I slutet, Dr Malamud och hans kollegor valde att undersöka den senare möjligheten, eftersom det inte tidigare har undersökts av forskare. Vad mer, denna möjlighet kan ha en drastisk inverkan på jordens geologiska historia och utveckling. Som Malamud meddelade Universe Today via e -post:

"I den nuvarande förståelsen av planetbildning var de sena stadierna av markbunden planets tillväxt genom många jättekollisioner mellan planetariska embryon. Sådana kollisioner bildar betydande skräpskivor, som i sin tur kan bli månar. Som vi föreslog och betonade i detta och våra tidigare tidningar, med tanke på antalet kollisioner och månarnas utveckling - kommer förekomsten av flera månar och deras inbördes interaktioner att leda till månfall. Det är en inneboende, en oundviklig del av den nuvarande planetbildningsteorin. "

Dock, eftersom jorden är en geologiskt aktiv planet, och eftersom dess tjocka atmosfär leder till naturlig vittring och erosion, ytan förändras drastiskt med tiden. Som sådan, det är alltid svårt att avgöra effekterna av händelser som hände under de tidigaste perioderna på jorden - dvs Hadean Eon, som började för 4,6 miljarder år sedan med bildandet av jorden och slutade för 4 miljarder år sedan.

För att testa om flera effekter kan ha ägt rum under denna Eon, vilket resulterade i måne som så småningom föll till jorden, laget genomförde en serie hydrodynamiska (SPH) simuleringar med släta partiklar. De övervägde också en rad månmassor, kollisionsstötvinklar och initiala rotationshastigheter mellan proto-jorden. I grund och botten, om månlåtar föll till jorden tidigare, det skulle ha förändrat rotationshastigheten för proto-jorden, resulterar i dess nuvarande sideriska rotationsperiod på 23 timmar, 56 minuter, och 4,1 sekunder.

I slutet, de hittade bevis på att även om direkt påverkan från stora föremål inte var troliga att ett antal betande tidvattenkollisioner kunde ha ägt rum. Dessa skulle ha orsakat att material och skräp slängts upp i atmosfären som skulle ha bildat små månskor som sedan skulle ha interagerat med varandra. Som Malamud förklarade:

"Våra resultat visar dock att i händelse av ett månfall, fördelningen av materialet från månfallet finns inte ens på jorden, och därför kan sådana kollisioner ge upphov till asymmetri och sammansättningshomogeniteter. Som vi diskuterar i tidningen, det finns faktiskt möjliga bevis för det senare - månfall kan potentiellt förklara isotopiska heterogeniteter i mycket siderofila element i terrestriska bergarter. I princip kan en månkollision också ge en storskalig struktur på jorden, och vi spekulerade i att en sådan effekt kunde ha bidragit till bildandet av jordens tidigaste superkontinent. Denna aspekt, dock, är mer spekulativ, och det är svårt att direkt bekräfta, med tanke på jordens geologiska utveckling sedan den tidiga tiden. "

Denna studie förlänger effektivt den nuvarande och mycket populära Giant Impact Hypothesis. I enlighet med denna teori, månen bildades under solsystemets första 10 till 100 miljoner år, när markplaneterna fortfarande bildades. Under den sista etappen av denna period, dessa planeter (Merkurius, Venus, Jorden och Mars) antas ha vuxit främst genom påverkan med stora planetariska embryon.

Sen den tiden, man tror att månen har utvecklats på grund av ömsesidiga tidvatten från jorden och månen, migrerar utåt till sin nuvarande plats, där det har varit sedan dess. Dock, detta paradigm beaktar inte effekter som inträffade före Theias ankomst och bildandet av jordens enda satellit. Som ett resultat, Dr Malamud och hans kollegor hävdar att den är bortkopplad från den bredare bilden av bildandet av markplaneter.

Genom att ta hänsyn till potentiella kollisioner som föregår månens bildning, de hävdar, forskare kan ha en mer fullständig bild av hur både jorden och månen utvecklats över tiden. Dessa fynd kan också få konsekvenser när det gäller studier av andra solplaneter och månar. Som Dr Malamud indikerade, det finns redan övertygande bevis på att storskaliga kollisioner påverkade utvecklingen av planeter och månar.

"På andra planeter ser vi bevis för mycket stora effekter som gav topografiska drag på planeten, såsom den så kallade Mars-dikotomin och möjligen dikotomin på Charons yta, "sa han." Dessa måste bero på storskaliga effekter, men tillräckligt liten för att göra sub-globala planetfunktioner. Månfall är naturliga föregångare till sådana effekter, men man kan inte utesluta några andra stora effekter av asteroider som kan ge liknande effekter. "

Det finns också möjlighet att sådana kollisioner inträffar inom en avlägsen framtid. Enligt nuvarande uppskattningar av dess migration, Mars månen Phobos kommer så småningom att krascha in i planetens yta. Även om den är liten jämfört med de effekter som skulle ha skapat månskor och månen runt jorden, denna eventuella kollision är ett direkt bevis på att månfall inträffade tidigare och kommer att göra det igen i framtiden.

Kortfattat, historien om det tidiga solsystemet var våldsam och katastrofal, med mycket skapande till följd av kraftfulla kollisioner. Genom att ha en mer fullständig bild av hur dessa påverkanshändelser påverkade utvecklingen av markbundna planeter, vi kan få ny inblick i hur livsbärande planeter bildades. Detta, i tur och ordning, kan hjälpa oss att spåra sådana planeter i extrasolsystem.