Вважається, що Місяць з'явився з речовини, яка була викинута в космос внаслідок зіткнення Землі з великим небесним тілом. Нова детальна симуляція тієї давньої катастрофи продемонструвала, що цей процес міг зайняти не більше кількох годин.
За сучасними уявленнями, Місяць утворився близько 4,5 мільярда років тому в результаті зіткнення молодої Землі з протопланетою Теєю, яка досягала розмірів нинішнього Марса. Удар підняв і змішав речовину обох небесних тіл, частина її опинилася на навколоземній орбіті і поступово «склала» супутник. Однак нове моделювання показало, що цей процес міг пройти набагато швидше – буквально за лічені години.
Ізотопний склад зразків місячного ґрунту близький до земного. Це свідчить, що кора супутника утворилася переважно з речовини верхніх шарів Землі. Від загиблої Теї Місяцю дісталася менша частина, хоча її останки можуть зберігатися глибше в надрах. Крім того, удар повинен був викинути матерію досить далеко, за межу Роша, ближче якого Місяць був би зруйнований приливними силами гравітаційного поля Землі, навіть не встигнувши сформуватися. Існуючі сценарії зіткнення важко пояснюють обидва ці факти.
Тому Якоб Кегерейс (Jacob Kegerreis) та його колеги використали нову модель SWIFT, що дозволяє симулювати складні гравітаційні та гідродинамічні процеси, що відбуваються з великими кількостями матерії. Для розрахунків вчені залучили суперкомп'ютер COSMA, який змоделював сотні варіантів зіткнення: під різними кутами, з різною швидкістю та обертанням обох небесних тіл. Роздільна здатність симуляції досягала 100 мільйонів частинок, на порядок більше звичайного.
Робота показала, що в результаті зіткнення Землі з Теєю на орбіті виявилося два згустки викинутої матерії. Гравітація більшого з них могла швидко виштовхнути менший на більш далеку і стабільну орбіту. Сам же він став нижче за межу Роша і був зруйнований. Весь процес зайняв кілька годин і привів до появи Місяця з усіма його ключовими ознаками, включаючи широку орбіту, тонку кору, що складається в основному з речовини Землі, та частково розплавлені надра.
Перевірити ці висновки дозволить аналіз зразків місячної речовини, отриманих з поверхні, і з глибини супутника. Таке завдання постає перед майбутніми місіями, які готуються за програмою NASA Artemis.
«Чим більше ми дізнаємося про появу Місяця, тим краще розуміємо еволюцію нашої Землі, – каже професор Вінсент Еке (Vincent Eke), один із авторів нової роботи. – Їхні історії тісно переплетені і можуть відбиватися в історіях інших планет, глибоко змінених подібними чи зовсім іншими зіткненнями».
