Představte si, že po jedné z největších srážek v dějinách sluneční soustavy neobíhal kolem Země jen rozptýlený oblak úlomků. Už přibližně o pět hodin později tam mohl být velký zárodek Měsíce, který držela pohromadě vlastní gravitace. Nové počítačové simulace ukazují, že o výsledku nárazu mohla rozhodovat vlastnost, kterou starší modely často opomíjely: pevnost horkých hornin.
Ano, podle jednoho simulovaného scénáře mohl téměř celistvý zárodek Měsíce vzniknout přibližně pět hodin po srážce. Neznamená to však, že vědci určili skutečnou dobu jeho vzniku. Výsledek závisí na neznámé teplotě a pevnosti mladé Země a Theie i na rychlosti a úhlu jejich srážky.
Co se mělo stát po srážce Země a Theie
Nejrozšířenější vysvětlení vzniku Měsíce počítá s obrovskou srážkou přibližně před 4,5 miliardy let. Do mladé Země měla narazit protoplaneta velká asi jako Mars, kterou vědci obvykle nazývají Theia. Náraz vymrštil do okolí velké množství hornin a zásadně změnil obě tělesa.
Starší modely často předpokládaly, že se horniny po takto energetické události chovají prakticky jako kapalina. Výsledkem býval především disk rozžhaveného materiálu a úlomků kolem Země. Měsíc se z něj měl působením gravitace postupně zformovat.
Některé novější výpočty však nabízejí jinou možnost. Srážka nemusela vytvořit pouze disk, ale mohla na oběžnou dráhu vymrštit velký kus materiálu, který už od počátku tvořil téměř celistvý měsíční objekt.
Rozhodující mohla být pevnost hornin
Tým vedený C. Adeene Dentonovou ve svých počítačových simulacích zohlednil, že horniny mají určitou mechanickou pevnost, která se mění s teplotou. Zjednodušeně řečeno, teplejší materiál je méně pevný a snáze se deformuje, zatímco chladnější materiál může být pevnější.
Výzkumníci zkoušeli tělesa s různými teplotními profily včetně počátečních povrchových teplot přibližně 400, 800 a 2 000 kelvinů. Jednotlivá nastavení vedla k velmi odlišným výsledkům. Někdy se Theia rozpadla a vytvořila disk úlomků, jindy po srážce zůstal na oběžné dráze velký, téměř neporušený zárodek Měsíce.
Není proto přesné tvrdit, že samotné horké a měkké povrchy vždy urychlí vznik Měsíce. Vztah mezi teplotou, pevností a rozpadem těles je složitější. Zásadním zjištěním je, že pokud model zahrnuje pevnost hornin závislou na teplotě, může se výsledek srážky výrazně změnit.
Odkud se vzalo pět hodin
Když vědci zopakovali konkrétní parametry dřívějšího modelování včetně stejné teplotní struktury obou těles, objevil se v simulaci přibližně po pěti hodinách celistvý objekt připomínající prvotní Měsíc. Jde o krajní, ale fyzikálně simulovaný scénář, nikoli o čas odvozený z měsíčních hornin.
Výraz „Měsíc vznikl za pět hodin“ navíc neznamená, že po této době vypadal jako dnes. Simulace popisuje vznik velkého, gravitačně vázaného zárodku po nárazu. Nezabývá se miliardami let jeho následného chladnutí, vnitřního vývoje ani formováním dnešní kůry a povrchu.
Myšlenka rychlého vzniku celistvého Měsíce není úplně nová. Význam nové práce spočívá především v tom, že ukazuje možnou rozhodující roli pevnosti materiálu a jeho teploty při tom, který ze dvou výsledků nastane: velké měsíční těleso, nebo disk, z něhož by se Měsíc postupně zformoval.
Proč záleží na teplotě mladé Země
Protoplanety po svém vzniku postupně chladly a zpevňovaly se. Pokud průběh srážky závisel na tom, v jakém tepelném stavu byly Země a Theia, mohly by simulace jednou pomoci upřesnit i období, kdy k nárazu došlo. Vědci by však nejprve museli lépe určit, jaké vlastnosti obě tělesa ve skutečnosti měla.
Právě v tom spočívá největší nejistota. Nevíme přesně, jaké byly jejich vnitřní teploty a pevnost ani rychlost a úhel srážky. Z mnoha vypočítaných možností proto zatím nelze vybrat jedinou a prohlásit ji za definitivní popis vzniku Měsíce.
Otevřená zůstává také otázka, proč mají Země a Měsíc tak podobné izotopové složení, tedy zastoupení různých forem stejných chemických prvků. Jedním z možných vysvětlení je, že Theia a mladá Země vznikly v podobné oblasti původního disku materiálu kolem Slunce. Nové simulace však tuto možnost samy o sobě nepotvrzují.
Pětihodinový výsledek je tedy fascinující ukázkou toho, jak rychle mohla gravitace po obrovském nárazu vytvořit zárodek Měsíce. Nejde však o stopky, které by vědcům prozradily přesnou dobu vzniku našeho kosmického souseda.
Jak srážka vypadá v simulaci
Video Southwest Research Institute ukazuje simulovaný průběh srážky a vznik měsíčního tělesa.
Zdroje
Marcel Macko
Nejvíc mě baví technologie, internet, bizarní zprávy a události, u kterých si člověk řekne, že to snad ani nemůže být pravda. Sleduji dění doma i ve světě a vybírám témata, která podle mě stojí za pozornost. Na Pitchovinách se je snažím podávat jednoduše, věcně a bez zbytečně nafouknutých titulků.
