Modelo de formación de impacto de la Luna.

El modelo de formación por impacto de la Luna (también se utiliza el término “Modelo de un megaimpacto” [1] [2] , “Colisión gigante” (del inglés.  Giant impact ), etc.) es una hipótesis común para la formación de la Luna Según este modelo, la Luna surgió como resultado de una colisión entre una Tierra joven y un objeto de tamaño similar a Marte [3] . Este objeto hipotético a veces se llama Theia , en honor a una de las hermanas Titanide , la madre de Helios , Eos y Selene (la luna).

Esta hipótesis está respaldada por la pobreza de la Luna en elementos volátiles, el pequeño tamaño de su núcleo de sulfuro de hierro , consideraciones relacionadas con el momento angular del sistema Tierra-Luna [3] , muestras de suelo lunar que indican que la superficie de la Luna era una vez fundido, y también evidencia de colisiones similares en otros sistemas estelares.

Sin embargo, hay varias preguntas relacionadas con esta hipótesis que no han recibido una explicación. Estos incluyen: la falta de porcentajes esperados de volátiles, óxidos de hierro o siderófilos en muestras lunares , y la falta de evidencia de que la Tierra alguna vez tuvo océanos de magma , implícita en esta hipótesis.

Los datos obtenidos en el marco del programa Apolo , según los cuales la proporción de isótopos de titanio en muestras lunares coincide con la terrestre, exigen una revisión de los modelos existentes de formación de la Luna, teniendo en cuenta la homogeneidad isotópica. Actualmente existen varias modificaciones de la teoría de las colisiones que nos permiten explicar esta homogeneidad. En particular, Theia podría ser más masiva de lo que se pensaba anteriormente, o la luna podría enfriarse por más tiempo [4] .

La teoría del impacto gigante fue propuesta por primera vez por William K. Hartmann y Donald R. Davis en 1975 en un artículo [5] publicado en la revista Icarus .

Escenario de colisión

Poco después de su formación, la Tierra chocó con el protoplaneta Theia. El golpe no cayó en el centro, sino en un ángulo (casi tangencialmente). Como resultado , los núcleos de los planetas se fusionaron y fragmentos de sus mantos de silicato fueron expulsados ​​a una órbita cercana a la Tierra [7] . La proto-luna se reunió a partir de estos fragmentos y comenzó a orbitar con un radio de unos 60.000 km .

Como resultado del impacto, la Tierra recibió un fuerte aumento en la velocidad de rotación (una revolución en 5 horas) y una notable inclinación del eje de rotación . . En él debería haberse formado un gran océano de magma [7] . Varios por ciento de la masa de la Tierra fue expulsada del sistema Tierra-Luna [8] .

Tal colisión es evidenciada por las muestras de rocas lunares recolectadas por las tripulaciones de la nave espacial Apolo , que son casi idénticas en la composición de isótopos de oxígeno a la sustancia del manto terrestre. . En el estudio químico de estas muestras no se encontraron compuestos volátiles ni elementos ligeros ; se supone que se "vaporizaron" durante el calentamiento extremadamente fuerte que acompañó la formación de estas rocas. La sismometría en la Luna midió el tamaño de su núcleo de hierro - níquel , que resultó ser más pequeño que lo sugerido por otras hipótesis de la formación de la Luna (por ejemplo, la hipótesis de la formación simultánea de la Luna y la Tierra). Al mismo tiempo, un tamaño tan pequeño del núcleo encaja bien en la teoría de la colisión, en la que se cree que la Luna se formó principalmente a partir de la materia más ligera del manto de la Tierra expulsada durante el impacto y el cuerpo que chocó con ella. mientras que el pesado núcleo de este cuerpo se hundió y se fusionó con el núcleo de la tierra.

Además del hecho mismo de la existencia de la Luna, la teoría también explica el déficit en la corteza terrestre de rocas félsicas ("ligeras") e intermedias, que no son suficientes para cubrir completamente la superficie de la Tierra. Como resultado, tenemos continentes formados por rocas félsicas relativamente ligeras y cuencas oceánicas formadas por rocas más pesadas y oscuras que contienen metales . Tal diferencia en la composición de las rocas, en presencia de agua, permite que funcione el sistema de movimiento tectónico de las placas litosféricas que forman la corteza terrestre .

También se supone que la inclinación del eje de la tierra y la rotación de la tierra misma son el resultado de esta colisión en particular.

Datación de la colisión

Según Carsten Münker et al (2003), el impacto debió ocurrir hace al menos 4.533 millones de años, cuando (según el método de datación 182 Hf- 182 W) se completó la separación del núcleo terrestre [7] [9] , y la Luna debe haber sido más joven que El sistema solar tiene solo unos 30 millones de años [10] .

William Bottke y otros basándose en un estudio de meteoritos interpretados como fragmentos de asteroides que chocan con eyecciones de este impacto, estimaron que la colisión Tierra-Theia y la formación de la Luna ocurrieron hace unos 4.470 millones de años [8] .

Según los resultados de Melanie Barboni y otros (2017), basados ​​en la datación con uranio-plomo de circones de rocas lunares, la Luna se diferenció y se solidificó en su mayor parte ya en 4,51 Ga, y se deduce que el "impacto gigante" y la formación de la Luna ocurrió en los primeros 60 ± 10 millones de años de existencia del sistema solar [11] .

Teia

Segun algunos[ quien? ] , la colisión de un cuerpo del tamaño de Marte con la Tierra en un ángulo tal que no destruya el planeta , en combinación con el "afortunado" ángulo de inclinación del eje de la Tierra (que asegura el cambio de estación ), más el creación de condiciones para una poderosa tectónica litosférica (que asegura la reproducción del “ciclo del carbono” ): todo esto puede ser un argumento a favor de la baja probabilidad de aparición de la vida en general y, en consecuencia, la extremadamente baja probabilidad de que existencia de vida en las regiones más cercanas del Universo. Esta hipótesis ha sido llamada la " hipótesis de la Tierra única ".

Sin embargo, en un artículo publicado en 2004, Edward Belbruno y Richard Gott sugirieron que el hipotético protoplaneta Theia que colisionó con la Tierra podría haberse formado en uno de los puntos de Lagrange del sistema Tierra - Sol -  L 4 o L 5 , y luego ir en una órbita desordenada, por ejemplo, como resultado de las perturbaciones gravitatorias de otros planetas, y golpear la Tierra a una velocidad más o menos baja [12] .

Tal mecanismo aumenta significativamente la probabilidad de que un cuerpo celeste se encuentre con la Tierra en los parámetros de colisión requeridos. Una simulación de 2005 realizada por el Dr. Robin Canap mostró que la luna de Plutón , Caronte , también podría haberse formado hace unos 4500 millones de años a partir de una colisión entre Plutón y otro cuerpo del cinturón de Kuiper , de 1600 a 2000 km de diámetro , que golpeó el planeta a una velocidad de 1 km. /s. Canap sugiere que tal proceso de formación de satélites planetarios puede haber sido común en el joven sistema solar . Dichos planetas en órbitas inestables desaparecen muy rápidamente después de la formación del sistema planetario, y la rotación de los planetas actuales puede explicarse por este mecanismo.

En este caso, la "hipótesis de la Tierra única" se reduce a la posición correcta del planeta en nuestro sistema estelar , una gran cantidad de agua líquida en la superficie y un satélite pesado en órbita baja que estabiliza el eje de la Tierra, crea mareas gigantes. y mezcla el contenido del océano durante mil millones de años .

Notas

  1. ↑ Vityazev A.V., Pechernikova G.V., Safronov V.S. Planetas terrestres. - La ciencia. - M. , 1990. - S. 200-201. — ISBN 5-02-014070-8 .
  2. ↑ Levin A. Hermosa Selena . Consultado el 4 de julio de 2011. Archivado desde el original el 25 de septiembre de 2015.
  3. ↑ 1 2 Herwartz D., Pack A., Friedrichs B., Bischoff A. Identificación del impactador gigante Theia en rocas lunares // Ciencia. - 2014. - Vol. 344, nº 6188 . - Pág. 1146-1150. -doi : 10.1126 / ciencia.1251117 . - . — PMID 24904162 .
  4. ↑ La hipótesis de la formación de impacto de la Luna fue cuestionada . Consultado el 23 de junio de 2020. Archivado desde el original el 12 de abril de 2021.
  5. ↑ Hartmann WK, Davis DR (1975). "Planetesimales del tamaño de un satélite y orígenes lunares". Ícaro _ 24 (4): 504-514. Bibcode : 1975Icar...24..504H . DOI : 10.1016/0019-1035(75)90070-6 .
  6. ↑ Ross, MN Evolución de la órbita lunar con disipación dependiente de la temperatura y la frecuencia: [ ing. ]  / MN Ross, G. Schubert // Revista de Investigación Geofísica. - 1989. - vol. 94, núm. B7. — Pág. 9533–9544. -doi : 10.1029/ JB094iB07p09533 .
  7. ↑ 1 2 3 Münker C., Pfänder JA, Weyer S. et al. Evolución de los núcleos planetarios y el sistema Tierra-Luna a partir de la sistemática Nb/Ta // Ciencia. - 2003. - vol. 301, nº 5629 . - Pág. 84-87. -doi : 10.1126 / ciencia.1084662 . - . — PMID 12843390 .
  8. ↑ 1 2 Bottke WF, Vokrouhlicky D., Marchi S. et al. Datación del evento de impacto de formación de la Luna con meteoritos de asteroides  // Ciencia. - 2015. - Vol. 348, nº 6232 . - Pág. 321-323. -doi : 10.1126 / ciencia.aaa0602 . — . —PMID 25883354 .
  9. ↑ Münker C., Pfänder JA, Büchl A., Weyer S., Mezger K. Formación de núcleos planetarios y sincronización de la separación de la Luna: restricciones de mediciones de Nb/Ta de alta precisión en meteoritos y muestras terrestres // EGS - AGU - EUG Joint Asamblea, Resúmenes de la reunión celebrada en Niza, Francia, del 6 al 11 de abril de 2003, resumen id.12002. - 2003. - .
  10. ↑ Kleine T., Münker C., Mezger K., Palme H. Acreción rápida y formación temprana de núcleos en asteroides y planetas terrestres a partir de la cronometría Hf–W // Nature. - 2002. - vol. 418, nº 6901 . - Pág. 952-955. -doi : 10.1038/ naturaleza00982 . — . — PMID 12198541 .
  11. ↑ Barboni M., Boehnke P., Keller B. et al. Formación temprana de la Luna hace 4.510 millones de años  // Science Advances. - 2017. - Vol. 3, nº 1 . -doi : 10.1126/ sciadv.1602365 . — .
  12. ↑ [https://web.archive.org/web/20200609095612/https://arxiv.org/abs/astro-ph/0405372 Archivado el 9 de junio de 2020 en Wayback Machine [astro-ph/0405372] Where Did The ¿De dónde viene la luna?]

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