Najpopularniejsza hipoteza dotycząca wyglądu Księżyca głosi, że narodził się on, gdy u zarania życia Układu Słonecznego ciało wielkości Marsa uderzyło w młodą Ziemię. Jednak do tej pory naukowcy nie potrafili odpowiedzieć na proste pytanie - skąd się wziął ten kosmiczny „młot”? Przez popularność hipotezy mamy na myśli to, że większość naukowców się do niej stosuje i nieoficjalnie uznaje się ją za najbardziej prawdopodobną i rozsądną wersję narodzin naszej nocnej lampki. Chociaż istnieją inne opcje.
Więc był straszny cios. Stopione żelazne jądro „planety-młota” zatonęło do jądra Ziemi (lub proto-Ziemi, biorąc pod uwagę to, co wydarzyło się 4,5 miliarda lat temu, kiedy nasza planeta właśnie się uformowała i nie była tym, czym jest teraz). Lżejsze kamienne fragmenty płaszczów obu planet utworzyły pierścień, który ostatecznie połączył się z Księżycem, który najwyraźniej zgromadził się wokół największego takiego fragmentu. Nawiasem mówiąc, księżyc był pierwotnie 20 razy bliżej Ziemi niż jest teraz i stopniowo oddalał się do swojej obecnej pozycji.
Tę hipotezę Big Splash lub Big Impact zaproponowali amerykańscy astrofizycy Al Cameron, William Ward, William Hartmann i Donald Davis więcej w 1975 roku. Od tego czasu naukowcy znaleźli wiele dowodów na poparcie tego scenariusza. Na przykład doskonale wyjaśnia, dlaczego Księżyc w zasadzie nie zawiera żelaza. Jest tylko jeden problem - ciało, które zderzyło się z Ziemią. Skąd to się wzieło?
Richard Gott i Edward Belbruno z Princeton University rozwiązali zagadkę, która nękała naukowców od ćwierć wieku, dostarczając jednocześnie ciekawej wskazówki do problemu znalezienia życia pozaziemskiego. Ale najpierw najważniejsze.
Znalezione „klucze” sugerują najwyraźniej niemożliwą lokalizację tajemniczego „młotka”. Jednym z takich „kluczy” jest porównanie składu Ziemi i Księżyca. Kosmolodzy są pewni, że pyłowy dysk, z którego powstały planety, miał inny skład w różnych odległościach od Słońca. Wydaje się, że inna młoda planeta wielkości Marsa miałaby inny skład niż ówczesna Ziemia. W momencie uderzenia wszystko byłoby zmieszane, a badając ziemię i skały księżycowe powinniśmy zobaczyć ślady zasadniczo różnych skał. Ale tak nie jest, mówi pan Gott.
Weźmy na przykład tlen. Istnieją izotopy tlenu-16, -17 i -18. Ich wzajemna proporcja jest jak unikalny „odcisk palca” planety. Symulacje Big Burst przewidują, że odcisk palca tlenu na Ziemi będzie zupełnie inny od księżycowego. I są dość blisko. To prowadzi naukowców do wniosku, że ciało, które uderzyło w Ziemię i stworzyło Księżyc, powstało dokładnie w tej samej odległości od Słońca co Ziemia.
Jest to również oczywiste w symulacji komputerowej narodzin Księżyca, która pokazuje, że „młot” uderzył w naszą planetę ze stosunkowo małą prędkością i nie do końca, ale nieco stycznie. I tu pojawia się problem - gdzie ta planeta zdołała „usiąść”, kiedy układ słoneczny został stworzony, aby urosnąć do rozmiarów Marsa?
Wszakże przyjęta teoria narodzin planet mówi, że stopniowo "rosły one razem" z pyłu i szczątków przyciąganych przez grawitację. I to jest proces, w którym „bogaci” stają się „bogatsi”, a „biedni” stają się „biedniejsi”, to znaczy „młot” musiał zostać „połknięty” przez proto-ziemię, zanim osiągnął znaczną masę.
Film promocyjny:
Odpowiedź jest genialnie prosta. Są dwa miejsca w Układzie Słonecznym, które pasują do tej teorii. Są to punkty „Lagrange-4” i „Lagrange-5”, których istnienie wyliczył francuski matematyk Joseph Louis Lagrange w 1772 roku. Znajdują się na orbicie wokół Ziemi, ale 60 stopni za i przed naszą planetą, jeśli chodzi o jej ruch po okręgu. W tych punktach wszystkie siły w układzie Ziemia - Słońce równoważą się. A wszelkie powolne kamienie, które się tam dostaną, są uwięzione, jak na międzyplanetarnym Morzu Sargassowym.
W jednym z tych punktów mogła kiedyś powstać planeta wielkości Marsa, która krążyłaby wokół Słońca na tej samej orbicie co Ziemia. Kiedy ta tajemnicza planeta osiągnęła dużą masę, zaburzenia grawitacyjne z innych planet (głównie Jowisza) w końcu ją zakołysały i wyrzuciły z punktu Lagrange'a. W swoich modelach komputerowych Gott i Belbrano obliczyli późniejszy przebieg wydarzeń. I, co zaskakujące, odkryli, że praktycznie nic nie jest w stanie zapobiec zderzeniu młota z Ziemią. To jest po prostu naturalne. Jednocześnie w jednej czwartej symulowanych zderzeń powstaje ciało - dokładnie - Księżyc.
Najbardziej interesującą implikacją scenariusza Gott-Belbrano są jego ogromne implikacje dla naszych perspektyw wykrywania życia pozaziemskiego. Faktem jest, że Ziemia ma największy księżyc w porównaniu do swoich rozmiarów spośród wszystkich planet w Układzie Słonecznym (nie licząc odległego, zimnego Plutona). I taki gigantyczny księżyc był ważny dla rozwoju życia.
Bez Księżyca oś naszej planety doznałaby znacznie większych długoterminowych wahań, co spowodowałoby poważne zmiany klimatyczne ze smutnymi konsekwencjami dla życia. Grawitacja księżyca wygładza takie fluktuacje, czyniąc klimat bardziej stabilnym. Ponadto pływy wywołane przez Księżyc (a są one trzykrotnie większe niż te powodowane przez Słońce) odegrały kluczową rolę, po pierwsze dla samego powstania życia, a po drugie, dla jego pojawienia się na lądzie.
A teraz okazuje się, że pojawienie się dużego księżyca w pobliżu planety w jakimś układzie gwiezdnym jest wydarzeniem bardzo prawdopodobnym i nie wyjątkowym, jak sądzili wcześniej kosmolodzy. Gott i Belbrano uważają nawet, że układy planetarne, w których dwie lub więcej planet ziemskich mają tak duże księżyce, powinny być powszechne w galaktyce.
Oznacza to, że rosną nasze szanse na spotkanie z braćmi, a ponadto staje się jasne, jakich systemów powinniśmy szukać. Czy jest sposób, aby udowodnić scenariusz Belbrano i Gotta? Wydaje się mało prawdopodobne, aby jakikolwiek materiał, który nie został później zmieniony (przynajmniej kamień), będący świadkiem tego kataklizmu, przetrwał do dnia dzisiejszego, a nawet został znaleziony przez ludzi.
A jednak … Gott i Belbrano wskazują na asteroidę 2002 AA29, wielkości małego głazu. Obecnie znajduje się na orbicie, która okresowo przenosi go na odległość 5,8 miliona kilometrów od Ziemi. Ta orbita jest bardzo specyficzna. Jest bardzo podobny do tego, wzdłuż którego „młot” mógł się poruszać 4,5 miliarda lat temu. Jest możliwe, że 2002 AA29 niesie materiał, z którego kiedyś powstał „młot”, Ziemia i odpowiednio Księżyc.
Co ciekawe, 2002 AA29 został wybrany przez fizyków planetarnych jako asteroida, na którą ze względu na parametry jej orbity stosunkowo łatwo jest wysłać statek w celu zwrotu próbek skał. Jednak na razie taka misja nie jest planowana. Ale zastanawiając się nad tajemnicą narodzin księżyca, Gott konkluduje: „Ta asteroida może być najcenniejszym kawałkiem skały w Układzie Słonecznym”.
