Przed narodzinami Księżyca nasza planeta obracała się na boku, jak Uran, i dopiero zderzenie z „babcią” Księżyca Theia i powstanie satelity Ziemi zmusiło ją do zmiany przyzwyczajeń i rozpoczęcia rotacji w „normalny” sposób, mówią planetolodzy w artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature.
„Nasza praca pokazuje, że oś obrotu Ziemi może zmieniać swoje położenie na kilka sposobów naraz. Myśleliśmy, że Ziemia stała się tym, czym jest w wyniku zderzenia z Theią pod nietypowym kątem, ale wydaje się, że oś naszej planety została pochylona znacznie później w wyniku złożonych interakcji grawitacyjnych z Księżycem i Słońcem”- mówi Matija Chuk. Cuk z Instytutu SETI w Mountain View (USA).
Kosmiczny wir
Od 30 lat powszechnie przyjmuje się, że Księżyc powstał w wyniku zderzenia protoplanetarnego ciała Theii z embrionem Ziemi. Zderzenie doprowadziło do uwolnienia materii Theii i proto-Ziemi w kosmos, z tej materii powstał Księżyc. Teoria zderzenia proto-Ziemi z dużym ciałem niebieskim dobrze wyjaśnia masę Księżyca, niską zawartość żelaza i inne parametry.
Jednak w takim zderzeniu znaczna część materiału, z którego składa się księżyc, powinna pochodzić z hipotetycznej Theii. Swoim składem powinien być inny niż Ziemia, ponieważ różni się od niego większość ciał niebieskich w wewnętrznym regionie Układu Słonecznego, w tym planety ziemskie i asteroidy. Ale w rzeczywistości skład Ziemi i Księżyca jest bardzo podobny, do tej samej proporcji izotopów wielu metali i innych pierwiastków.
Cztery lata temu Chuck i jego koleżanka Sarah Stewart wymyślili, jak wyjaśnić to prawie stuprocentowe podobieństwo, proponując hipotezę planety Yule. Zgodnie z nią proto-Ziemia obracała się tak szybko, że nie wyglądała jak kula, ale jak spłaszczony wir, który wykonał jeden obrót w zaledwie dwie godziny. Zderzenie Theii z owym „wirem” miało doprowadzić do całkowitego zmieszania ich materii i narodzin Księżyca, identycznego pod względem składu jak młoda Ziemia.
Problem, jak odkryli później sami autorzy, polega na tym, że taka hipoteza nie wyjaśnia, dlaczego oś obrotu księżyca jest nachylona o pięć stopni w stosunku do płaszczyzny orbity, po której obraca się Ziemia wokół Słońca.
Film promocyjny:
Dalsze badania tego zagadnienia wykazały, że w przeszłości, kiedy Księżyc stopniowo oddalał się od Ziemi, siły pływowe powinny były mocno przesunąć oś naszej planety, co stawia pod znakiem zapytania ideę „planety yula”. Ponadto naukowcy nie mieli jasnego wyjaśnienia, w jaki sposób Ziemia może spowolnić swój obrót wokół własnej osi do obecnych wartości.
Space break dance
Chuck i jego koledzy znaleźli sposób, aby uratować swoją teorię, dosłownie przewracając Ziemię na bok. Według nich nowo narodzona Ziemia mogłaby obracać się wokół Słońca nie w pozycji pionowej, ale leżąc na boku, jak Uran, którego oś obrotu jest obrócona o prawie 90 stopni.
Jak pokazuje komputerowe modelowanie zderzenia Ziemi - "Yula" i Teii, najbardziej wiarygodne wyniki uzyskano, paradoksalnie, w tych przypadkach, gdy Ziemia początkowo leżała na boku, a Księżyc obracał się wokół niej właściwie wzdłuż równika, który w tym czasie przechodził., które obecnie zajmują biegun północny i południowy.
Takie prostopadłe ułożenie orbit Księżyca (wokół naszej planety) i Ziemi (wokół Słońca) doprowadziło do pojawienia się niezwykle interesujących oddziaływań grawitacyjnych między gwiazdą a dwiema planetami.
W pierwszym etapie tych oddziaływań Księżyc pełnił rolę swego rodzaju „liny grawitacyjnej”, która była ciągnięta między Ziemią a Słońcem. W rezultacie prędkość rotacji naszej planety szybko spadła do wartości niemal współczesnych w jednej chwili jak na kosmiczne standardy - kilka milionów lat.
Kiedy obrót ziemskiego wiru zwolnił do określonej prędkości, Księżyc przy wsparciu Słońca zaczął stopniowo podnosić orbitę Ziemi, przybliżając ją do obecnego kąta nachylenia 21 stopni. Wraz z Ziemią poruszył się sam Księżyc, opadając na swoją obecną orbitę, nachylony do płaszczyzny orbity Ziemi o sześć stopni.
Według Chuka takie wyjaśnienie narodzin Księżyca jest ważne nie tylko dla zrozumienia historii naszej planety, ale także dla oceny możliwości istnienia życia poza Układem Słonecznym. Istnienie różnych pochyleń osi planety, zdaniem planetologa, zwiększa nasze szanse na wykrycie życia, szczególnie w tych egzomerach, które mają duże satelity, takie jak księżyc.