Υπόθεση της γιγαντιαίας σύγκρουσης

Απεικόνιση καλλιτέχνη μιας σύγκρουσης μεταξύ δύο πλανητικών σωμάτων. Μια τέτοια σύγκρουση μεταξύ της Γης και ενός αντικειμένου μεγέθους όσο του Άρη, πιθανώς σχημάτισε τη Σελήνη.

Η υπόθεση της γιγαντιαίας σύγκρουσης, που μερικές φορές ονομάζεται Θεία Σύγκρουση, υποδηλώνει ότι η Σελήνη σχηματίστηκε από τα συντρίμμια που είχαν απομείνει από σύγκρουση μεταξύ της Γης και ενός αστρονομικού σώματος μεγέθους ίσου με του Άρη, περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, στον Αδαίο μεγααιώνα της Γης· περίπου 20 έως 100 εκατομμύρια χρόνια μετά τη συγχώνευση του ηλιακού συστήματος. Το συγκρουόμενο σώμα ονομάζεται μερικές φορές Θεία, από το όνομα της μυθικής Τιτανίδας που ήταν η μητέρα της Σελήνης, της θεάς του Φεγγαριού. Η ανάλυση των σεληνιακών πετρωμάτων, που δημοσιεύθηκε σε μια έκθεση του 2016, υποδηλώνει ότι η σύγκρουση μπορεί να ήταν ένα άμεσο χτύπημα, προκαλώντας την πλήρη ανάμειξη και των δύο γονικών σωμάτων.

Η υπόθεση της γιγαντιαίας σύγκρουσης είναι σήμερα η ευνοούμενη επιστημονική υπόθεση για το σχηματισμό της Σελήνης. Τα αποδεικτικά στοιχεία περιλαμβάνουν:

• Η περιστροφή της Γης και η τροχιά της Σελήνης έχουν παρόμοιες κατευθύνσεις.
• Δείγματα της Σελήνης υποδεικνύουν ότι η επιφάνεια της Σελήνης ήταν κάποτε λειωμένη.
• Η Σελήνη έχει σχετικά μικρό πυρήνα σιδήρου.
• Η Σελήνη έχει χαμηλότερη πυκνότητα από τη Γη.
• Υπάρχουν αποδείξεις σε άλλα συστήματα αστεριών παρόμοιων συγκρούσεων, σε δίσκους συντριμμάτων.
• Οι γιγαντιαίες συγκρούσεις είναι σύμφωνες με τις κορυφαίες θεωρίες του σχηματισμού του ηλιακού συστήματος.
• Οι σταθεροί ισοτοπικοί λόγοι της σεληνιακής και της γήινης πέτρας είναι πανομοιότυποι, υποδηλώνοντας μια κοινή προέλευση.

Προσομοίωση (υψηλής ανάλυσης) του σχηματισμού της Σελήνης που προκλήθηκε από την υποθετική σύγκρουση της Γης με τη Θεία, με τη χρήση υπερυπολογιστή της NASA.

Ωστόσο, παραμένουν αρκετά ερωτήματα σχετικά με τα καλύτερα υποδείγματα της υπόθεσης της γιγαντιαίας σύγκρουσης. Η ενέργεια μιας τέτοιας γιγαντιαίας σύγκρουσης προβλέπεται να έχει θερμάνει τη Γη σε βαθμό που να παραγάγει έναν παγκόσμιο ωκεανό μάγματος και έχει τεκμηριωθεί η απόδειξη της προκύπτουσας πλανητικής διαφοροποίησης του βαρύτερου υλικού που βυθίζεται στο μανδύα της Γης. Ωστόσο, από το 2015 δεν υπάρχει αυτοσυντηρούμενο υπόδειγμα που ξεκινάει με το συμβάν της γιγαντιαίας σύγκρουσης και ακολουθεί την εξέλιξη των συντριμμιών σε ένα μόνο φεγγάρι.

Άλλες εναπομένουσες ερωτήσεις περιλαμβάνουν πότε η Σελήνη έχασε το μερίδιό της από τα πτητικά στοιχεία και γιατί η Αφροδίτη - που έχει σχεδόν ίση διάμετρο με τη Γη και επίσης υπέστη γιγαντιαίες συγκρούσεις κατά τη διάρκεια του σχηματισμού της - δεν φιλοξενεί παρόμοιο φεγγάρι. Εάν η Σελήνη σχηματίστηκε από μια τέτοια πρόσκρουση, είναι πιθανό ότι και άλλοι εσωτερικοί πλανήτες μπορεί να έχουν υποστεί συγκρίσιμες κρούσεις. Ένα φεγγάρι που σχηματίστηκε γύρω από την Αφροδίτη με αυτή τη διαδικασία θα ήταν απίθανο να ξεφύγει. Εάν ένα τέτοιο γεγονός σχηματισμού φεγγαριού είχε συμβεί εκεί, μια πιθανή εξήγηση στο ερώτημα γιατί η Αφροδίτη δεν έχει τέτοιο φεγγάρι θα μπορούσε να είναι ότι συνέβη μετά και μια δεύτερη σύγκρουση που αντιστάθμισε τη στροφορμή από την πρώτη πρόσκρουση. Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι οι ισχυρές παλιρροϊκές δυνάμεις από τον Ήλιο θα έτειναν να αποσταθεροποιήσουν τις τροχιές των φεγγαριών γύρω από κοντινούς πλανήτες. Για το λόγο αυτό, εάν ο αργός ρυθμός περιστροφής της Αφροδίτης ξεκίνησε νωρίς στην ιστορία της, οποιοιδήποτε δορυφόροι μεγαλύτεροι από μερικά χιλιόμετρα σε διάμετρο πιθανότατα θα έκλιναν σπειροειδώς προς τα μέσα και τελικώς θα συγκρούονταν με την Αφροδίτη.

Προσομοιώσεις της χαοτικής περιόδου σχηματισμού γήινων πλανητών υποδηλώνουν ότι συγκρούσεις όπως αυτές που υποτίθεται ότι σχημάτισαν τη Σελήνη ήταν συχνές. Για τυπικούς γήινους πλανήτες με μάζα 0,5 έως 1 γήινη μάζα, μια τέτοια πρόσκρουση συνήθως οδηγεί σε ένα μόνο φεγγάρι που περιέχει το 4% της μάζας του πλανήτη υποδοχής. Η κλίση της τροχιάς του φεγγαριού που προκύπτει είναι τυχαία, αλλά αυτή η κλίση επηρεάζει την επακόλουθη δυναμική εξέλιξη του συστήματος. Για παράδειγμα, ορισμένες τροχιές μπορεί να προκαλέσουν το φεγγάρι να πέσει στον πλανήτη. Ομοίως, η εγγύτητα του πλανήτη με το αστέρι θα επηρεάσει επίσης την τροχιακή εξέλιξη. Το ξεκάθαρο αποτέλεσμα είναι ότι, κατά συνέπεια, είναι πιο πιθανό τα φεγγάρια που δημιουργούνται από την πρόσκρουση να επιβιώσουν όταν περιφέρονται γύρω από πιο μακρινούς γήινους πλανήτες και ευθυγραμμίζονται με την πλανητική τροχιά.

Βιβλιογραφία

Ακαδημαϊκά άρθρα

• William K. Hartmann and |Donald R. Davis, Satellite-sized planetesimals and lunar origin, (Διεθνής Αστρονομική Ένωση, Colloquium on Planetary Satellites, Cornell University, Ithaca, NY, Aug. 18–21, 1974) Icarus, vol. 24, April 1975, pp. 504–515
• Alastair G. W. Cameron and William R. Ward, The Origin of the Moon, Abstracts of the Lunar and Planetary Science Conference, volume 7, p. 120, 1976
• Canup, R. M.; Asphaug, E. (Fall 2001). «An impact origin of the Earth-Moon system». American Geophysical Union. Bibcode: 2001AGUFM.U51A..02C. 
• R. Canup· K. Righter, επιμ. (2000). Origin of the Earth and Moon. University of Arizona Press, Tucson. σελ. 555. 
• Shearer, C. K.; 15 coauthors (2006). «Thermal and magmatic evolution of the Moon». Reviews in Mineralogy and Geochemistry 60 (1): 365–518. doi:10.2138/rmg.2006.60.4. Bibcode: 2006RvMG...60..365S. 
• Galimov, Erik M.· Krivtsov, Anton M. «Origin of the Moon. New Concept. Geochemistry and Dynamics». De Gruyter.  Berlin 2012, (ISBN 978-3-11-028640-3).

Μη ακαδημαϊκά βιβλία

• Mackenzie, Dana (2003). The big splat, or how our moon came to be. Hoboken, New Jersey: Wiley. ISBN 978-0-471-15057-2. 
• Powell, James Lawrence (2023). Unlocking the moon's secrets: from Galileo to giant impact. New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-769486-2. 
• Taylor, G. Jeffrey (31 Δεκεμβρίου 1998). «Origin of the Earth and Moon». Planetary Science Research Discoveries. University of Hawaiʻi. 

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Planetary Science Institute: Giant Impact Hypothesis
• Origin of the Moon by Prof. AGW Cameron
• Klemperer rosette and Lagrangian point simulations using JavaScript
• SwRI giant impact hypothesis simulation (.wmv and .mov)
• Origin of the Moon – computer model of accretion.
• Moon Archive – Including articles about the giant impact hypothesis.
• Planet Smash-Up Sends Vaporized Rock, Hot Lava Flying Αρχειοθετήθηκε 2012-02-07 στο Wayback Machine. (2009-08-10 JPL News).
• How common are Earth–Moon planetary systems? : 23 May 2011.
• The Surprising State of the Earth after the Moon-Forming Giant Impact – Sarah Stewart (SETI Talks), Jan 28, 2015.