Πώς σχηματίσθηκε το φεγγάρι

Από σελίδα του BBC 15 Αυγούστου 2001

Μια νέα προσομοίωση με υπολογιστές για το πώς διαμορφώθηκε το φεγγάρι, δείχνει ότι αυτό είναι νεώτερο από ό,τι προηγουμένως πιστευόταν. Η προσομοίωση, από τις πιό περίπλοκες, δείχνει ένα σώμα του μεγέθους του Άρη, να συγκρούεται με τη σχεδόν πλήρως διαμορφωμένη Γη περίπου 4.5 δισεκατομμύρια έτη πριν, και να εκτινάσσονται συντρίμμια που διαμόρφωσαν τελικά το φεγγάρι. Το αποτέλεσμα είναι ευτυχές για τους επιστήμονες, επειδή οι παλαιότερες προσομοιώσεις δεν ταίριαζαν πάρα πολύ καλά με την παρατηρηθείσα πραγματικότητα. Στα συμπεράσματα αυτά κατέληξαν Αμερικανοί επιστήμονες που δημοσίευσαν τα αποτελέσματα των ερευνών τους στο επιστημονικό περιοδικό Nature, την Πέμπτη, 16 Αυγούστου 2001.

Η θεωρία μιας ''γιγάντιας σύγκρουσης'' που συνέβη πριν 4.5 δισεκατομμύρια χρόνια και δημιούργησε τη Σελήνη, είναι γενικά αποδεκτή -περίπου από τα μισά της δεκαετίας του 70-, αλλά τώρα για πρώτη φορά επιστήμονες από το Southwest Research Institute και από το University of California-Santa Cruz έρχονται να ενισχύσουν αυτό το σενάριο, να δώσουν λεπτομερείς πληροφορίες για τους νόμους που διέπουν το σύστημα γη-σελήνη, αλλά και να αναθεωρήσουν προηγούμενα δεδομένα.

Ευκολώτερη εργασία

Ο Robin Canup του Ιδρύματος Νοτιοδυτικής Ερευνας, στο Boulder του Colorado και του Erik Asphaug του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Santa Cruz, ήταν σε θέση να χρησιμοποιήσουν ισχυρότερους υπολογιστές από τους προκατόχους τους.

Τώρα έχουν μια πολύ ευκολότερη εργασία που ταιριάζει αρκετά με το πρότυπο των τρεχουσών τροχιών και τις συνθέσεις της Γης και του δορυφόρου της.

Όπως ο Jay Melosh του Πανεπιστημίου της Αριζόνα εξηγεί στο περιοδικό Nature, το κλειδί είναι ότι έχει προσθέσει όχι μόνο την υπλογιστική ισχύ νέων υπολογιστών, αλλά έχει τελειοποιήσει την προσομοίωση. "Έχουν ξοδέψει πάνω από 50 χρόνια, οι φυσικοί στις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Ρωσία και αλλού για να βρούν τους υπολογιστές και τους τρισδιάστατους κώδικες των υπολογιστών, που μπορούν επαρκώς να μεταχειριστούν τα αποτελέσματα των επιδράσεων και των εκρήξεων κάτω από σχετικά απλούς όρους, στους οποίους μόνο η ιδιο-βαρύτητα δεν είναι σημαντική. Η προσθήκη της ιδιο-βαρύτητας σε αυτούς τους κώδικες επομένως έθεσε μια τρομερή πρόκληση" γράφει.

Προσομοίωση τριών διαστάσεων

Το νέο πρότυπο πρόγραμμα είναι υψηλής ανάλυσης που προχωράει μέχρι τη γέννηση του φεγγαριού. Αυτό λαμβάνει υπόψη τις τρεις διαστάσεις και τα θερμοδυναμικά αποτελέσματα ενός άλλου πλανήτη που χτύπησε τη Γη και τις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ όλων των κομματιών που εκτοξεύτηκαν από τη σύγκρουση και άρχισαν να περιστρέφονται γύρω από τη Γη. Κάποια από τα αντικείμενα αυτά, όταν ψύχθηκαν, ενώθηκαν και δημιούργησαν το φεγγάρι.

Το φεγγάρι βρισκόταν αρχικά πιο κοντά στη Γη από ό,τι σήμερα και σταδιακά άρχισε να απομακρύνεται. Οσο το φεγγάρι απομακρυνόταν από τη Γη, μειωνόταν και η ταχύτητα περιστροφής της δεύτερης. Αντίθετα, η ταχύτητα περιστροφής της Γης αμέσως μετά τη σύγκρουση ήταν μεγαλύτερη και η διάρκεια της ημέρας πρέπει να ήταν μόνο πέντε ώρες.

Οι προηγούμενες προσομοιώσεις είχαν αφήσει εικασίες στους επιστήμονες, για έναν πολύ μεγαλύτερο προσκρούοντα πλανήτη, μια πολύ μικρότερη Γη ή ακόμα και περισσότερες από τη μια συγκρούσεις. Έδειξαν, επίσης, μια νεώτερη σύγκρουση, όταν η Γη ήταν λιγότερη διαμορφωμένη. Αν είχε αυτό πραγματικά πραγματοποιηθεί, το φεγγάρι θα ήταν πιθανώς πλουσιότερο σε σίδηρο από ότι είναι πραγματικά.

Οταν η Γη συγκρούσθηκε με το μυστηριώδες πλανητικό αντικείμενο, ο πλανήτης μας ήταν πλήρως σχηματισμένος, ενώ η ημέρα διαρκούσε όπως αναφέραμε πριν, μόλις πέντε ώρες.

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η πρόσκρουση συνέβη όταν η Γη είχε το σημερινό της μέγεθος, καθώς μεγαλύτερη πρόσκρουση θα απαιτούσε δεύτερη έκρηξη, ώστε η Γη να έλθει στη σημερινή της τροχιά. Μία πρόσκρουση σε πρωθύστερο γεωλογικό στάδιο, όταν η Γη είχε το ήμισυ του σημερινού της μεγέθους, θα οδηγούσε στη δημιουργία μικρότερης σελήνης, με αντίστοιχη περιεκτικότητα σε σίδηρο με τη Γη.

Το νέφος λιωμένου χαλικιού και φλεγόμενων βράχων, το οποίο εκτοξεύθηκε από τη Γη, εξαιτίας της πρόσκρουσης, μπήκε σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη μας και συμπυκνώθηκε σχηματίζοντας τη σελήνη. Οι παλιρροϊκές δυνάμεις, τις οποίες ασκεί ο νέος δορυφόρος της Γης, βοήθησαν στη σταδιακή ελλάττωση της ταχύτητας περιστροφής της Γης, ενώ η σελήνη άρχισε να επεκτείνει την τροχιά της. Η επιρροή της σελήνης είναι εκείνη που σταθεροποίησε την κλίση του άξονα της γης, ορίζοντας τους Πόλους, τους τροπικούς, τις εύκρατες ζώνες, τον ρυθμό εναλλαγής των εποχών και επιτρέποντας στη ζωή να αναπτυχθεί κάτω από τον ήλιο.

Οι δύο αστρονόμοι παρακολούθησαν με τη βοήθεια του υπολογιστή τους, μόνο τις πρώτες 24 ώρες μετά τη σύγκρουση. Για την πλήρη κατανόηση του φαινομένου, είναι σίγουρο ότι θα χρειαστεί συμπληρωματική δουλειά, που θα απαιτήσει ακόμη πιό ταχείς υπολογιστές και πιό καλύτερη προσομοίωση.

Η δημιουργία του πλανητικού συστήματος

Η δημιουργία του ηλιακού συστήματος συνεχίζει να αποτελεί μυστήριο για τον άνθρωπο. Οι αστρονόμοι, όμως, έχουν καταλήξει στη θεωρία του δίσκου αερίων και της ανακυκλωμένης αστρικής σκόνης, η οποία περιστρέφεται γύρω από νεοσχηματισθέν άστρο. Η σκόνη και τα αέρια σχηματίζουν σταδιακά, υποκύπτοντας στις βαρυτικές δυνάμεις, εννέα πλανήτες με σταθερές τροχιές.

Στην πρώτη φάση δημιουργίας του Ηλιακού συστήματος, που οι συγκρούσεις ανάμεσα στα ουράνια σώματα που περιφέρονταν γύρω από τον Ήλιο ήταν συνηθισμένο φαινόμενο, η Γη δεν είχε πάρει την τελική μορφή της, ούτε υπήρχε δορυφόρο.

Σύμφωνα με το μοντέλο των Αμερικανών επιστημόνων, οι πυρήνες των πλανητών που συγκρούστηκαν συγχωνεύτηκαν και έφτιαξαν τη Γη, όπως την ξέρουμε σήμερα. Ένα μικρό μέρος των επιφανειακών στρωμάτων των δύο πρωτοπλανητών εκτοξεύθηκε στο διάστημα και μέσα σε μερικές δεκαετίες συμπυκνώθηκαν σε ένα σφαιρικό σώμα, που αποτέλεσε τον φυσικό δορυφόρο της Γης, την Σελήνη.

Η Σελήνη αποτελεί από μόνη της απόδειξη σοβαρής πλανητικής σύγκρουσης. Η Γη διαθέτει ελαφρά πετρώματα στην επιφάνειά της και τεράστιο πυρήνα σιδήρου. Η σελήνη δε διαθέτει σχεδόν καθόλου σίδηρο. Αυτό εξηγείται από το προηγούμενο μοντέλο, των επιστημόνων, που θεωρεί τη Σελήνη σαν αποτέλεσμα της συμπύκνωσης των επιφανειακών στρωμάτων των δύο πρωτο-πλανητών.

Μετά την επιστροφή των αστροναυτών του Apollo από τη σελήνη, μεταφέροντας δείγματα σεληνιακών πετρωμάτων το 1969, οι αστρονόμοι απέκτησαν την πεποίθηση ότι η σελήνη δημιουργήθηκε από τα συντρίμια μεγάλης έκρηξης, πάνω από 3 δισ. χρόνια στο παρελθόν.