Cum s-a format Luna? Două noi modele ar putea elucida misterul

Pentru prima oară, două noi simulări ale colosalei coliziuni cosmice care a dus la formarea satelitului natural al Pământului reuşesc să explice de ce Luna pare a fi alcătuită din acelaşi material ca şi Terra. Cheia problemei? Pe vremea când s-a format Luna, Pământul se învârtea mult mai rapid: o zi avea doar 2,5 ore.

Oamenii de ştiinţă consideră că Luna s-a format din resturile rămase după ce un obiect cosmic de mărimea unei planete s-a ciocnit cu Pământul, în urmă cu cca. 4,5 miliarde de ani. 

Însă până acum toate simulările computerizate ale acestui eveniment dădeau ca rezultat o Lună formată, în principal, din materialul din care fusese alcătuit „proiectilul” cosmic .

Însă acest rezultat contravine rezultatelor concrete obţinute prin analiza rocilor selenare, analiză care arată că materialul din care este alcătuită Luna este similar celui din care este alcătuită Terra. Proporţia izotopilor de oxigen este aproape identică pe Lună şi pe Terra, sugerând că aceste două corpuri cereşti au o origine comună. În schimb, în meteoriţii de pe Marte şi în asteroizi proporţia izotopilor oxigenului este foarte diferită de cea de pe Lună şi Pământ, astfel încât e foarte probabil să fi fost diferită şi în obiectul cosmic  care a izbit Pământul. 

Aşadar, până în prezent, în cadrul teoriilor legate de formarea Lunii a existat un conflict major între ceea ce arătau simulările computerizate şi ceea ce indicau analizele chimice.

Toate simulările realizate până în prezent porneau de la premisa că, la vremea când a avut loc coliziunea, Pământul se învârtea mult mai repede decât acum: perioada de rotaţie ar fi fost pe atunci de 5 ore - adică ziua avea o durată de 5 ore, nu de 24, ca în prezent.

Aceasta se întâmpla din cauză că Luna era, iniţial, mult mai aproape de Pământ decât este acum şi s-a tot îndepărtat treptat (chiar şi în prezent încă se îndepărtează cu câţiva centimetri pe an). 

Fenomenul poate fi explicat printr-o analogie: o patinatoare care îşi adună braţele pe lângă corp se învârteşte mai rapid, datorită conservării momentului cinetic; tot astfel, Pământul se învârtea mai repede atunci cînd Luna se găsea aproape de el şi şi-a încetinit treptat rotaţia pe măsură ce Luna se îndepărta. În acest fel s-ar fi ajuns de la o mişcare de rotaţie cu durata de 5 ore la cea cu durata de 24 de ore, din prezent.

Dar dinamica ansamblului Pământ-Lună, în simulările ce porneau de la ideea că Terra avea iniţial o perioadă de rotaţie de 5 ore, ducea la apariţia unei Luni cu o compoziţie chimică incorectă.

Însă, recent, doi cercetători, Matija Cuk,  de la Institutul SETI din California, şi Sarah Stewart, de la Universitatea Harvard, au sugerat un nou mecanism care să explice încetinirea mişcării de rotaţie a Terrei. Ipoteza presupune că Pământul avea, iniţial, o perioadă de rotaţie mult mai mică decât se credea, şi anume doar 2,5 ore. În acest model, Soarele ar fi exercitat asupra Lunii, prin intermediul forţei de atracţie gravitaţională, o acţiune care ar fi permis Lunii să „fure” din momentul cinetic al mişcării de rotaţie a Pământului, încetinindu-l puternic, astfel încât Pământul a ajuns la perioada de rotaţie de 24 de ore  de astăzi.

Pe baza acestei explicaţii, Robin Canup şi colegii săi de la Southwest Research Institute din Boulder, SUA, au realizat un model complet al coliziunii care a dus la formarea Lunii.

În acest model, două corpuri cereşti, fiecare având aproximativ jumătate din masa actuală a Pământului, s-au ciocnit şi au fuzionat. Energia ciocnirii le-a topit pe amândouă. Cea mai mare parte a materiei astfel rezultate s-a adunat la un loc, formând o planetă centrală (Terra), iar o mică parte a format, în jurul acestei planete, un disc de fragmente de materie, care ulterior, în aproximativ 100 de ani, s-au contopit, formând Luna. Cele două corpuri cereşti au aproape aceeaşi compoziţie, deoarece rocile topite în urma impactului s-au amestecat.

Un astfel de model n-ar fi fost verosimil în urmă cu câţiva ani, deoarece el presupune existenţa unei perioade de rotaţie a Terrei de 2,5 ore; acum însă, graţie lucrărilor lui Cuk şi Stewart, modelul propus de Canup devine plauzibil.

Între timp, Cuk şi Stewart au elaborat şi ei un model alternativ, bazat pe ideea propusă de ei anterior - ziua terestră de 2,5 ore, în perioada formării Lunii.

Astfel, dacă presupunem că Pământul avea deja, înainte de coliziune, o perioadă de rotaţie de 2,5 ore, atunci un „proiectil” cosmic mult mai mic şi mai rapid decât se crezuse ar fi putut da naştere Lunii. Ca şi în modelul lui Canup, cele două corpuri cereşti rezultate - Luna şi Pământul - sunt ambele alcătuite în proporţie de 90% din material cu originea în „proto-Pământ” şi 10% material provenit din „proiectil”.

Evident, fiecare echipă de cercetători susţine că modelul său e mai plauzibil. Disputele ştiinţifice sunt departe de a se fi încheiat, dar important este că există o nouă perspectivă: din moment ce este posibil ca Pământul să se fi rotit iniţial mult mai repede decât se credea (având o zi cu durata de 2,5 ore în loc de 5 ore), acest lucru deschide calea spre noi modele, spre un nou set de ipoteze care nu putuseră fi explorate anterior.

Sursa : http://www.descopera.ro