Od poloviny sedmdesátých let minulého století astronomové předpokládají, že náš Měsíc vznikl srážkou mezi Zemí a protoplanetou o velikosti Marsu nazvanou Theia po bájné řecké titánce. Kolosální střet podle této hypotézy měl vytvořit obrovské pole trosek, ze kterého se naše přírodní družice formovala nejméně tisíce let.

Nová studie, založená na počítačových simulacích provedených s vyšším rozlišením než ty dřívější (například tady), však naznačuje, že utváření Měsíce byl proces, který se odehrál během pouhých několika hodin.

Vědci k tomu dospěli pomocí počítačových simulací popsaných ve studii, která tento týden vyšla v odborném žurnálu The Astrophysical Journal Letters. Jednu ze simulací, při níž Theia tečně naráží do Země, zpracovali v působivém videu:

S Theiou, která měla mezi 11 a 14 procenty hmotnosti naší planety, se Země srazila před 4,510 až 4,425 miliardy let. Srážku popisuje hypotéza Velkého impaktu (The Giant Impact Formation, nebo také Big Splash).

Povrch obou těles se podle ní při nárazu zahřál a horniny se roztavily. Povrchový materiál Země i protoplanety byl vymrštěn do vesmíru. Mračna hornin s vyvrženými úlomky vytvořila na oběžné dráze kolem Země prstenec, který se nabaloval na největší horninu… až vznikl Měsíc.

Zrozen během hodin

Při výzkumu možných scénářů vzniku Měsíce použili vědci počítačový program SWIFT navržený tak, aby přesně simuloval složitou a neustále se měnící síť gravitačních a hydrodynamických sil působících na hmotu. Ke spuštění programu jim sloužil superpočítač COSMA, který provozuje Durhamská univerzita v Anglii.

Pomocí superpočítače COSMA byli lunární detektivové schopni modelovat následky srážky ve vysokém rozlišení pro stovky kolizí Země s Theiou pod různými úhly i za různých rotací a rychlostí.

Pro gigantické vesmírné srážky se používá zpravidla rozlišení simulace milion částic. V nové studii však výzkumníci modelovali až 100 milionů částic.

„S vyšším rozlišením jsme mohli studovat víc detailů. Bylo to podobné, jako když dostanete větší dalekohled. Odpověď na otázku, jak vznikl Měsíc, proto možná právě teď našel superpočítač,“ cituje magazín Live Science Jacoba Kegerreise, počítačového kosmologa z Durhamské univerzity.

Konvenční hypotéza naznačuje, že náraz planety rozbil Theiu na miliony kousků a změnil ji na plovoucí trosky. Její rozbité pozůstatky spolu s některými vypařenými kameny a plynem vytrženým z pláště naší mladé planety se pomalu pomalu mísily do disku, kolem kterého se roztavená koule Měsíce shlukovala a chladla celé miliony let.

Podle nové studie se však Měsíc mohl zformovat okamžitě po kataklyzmatickém nárazu, který odtrhl kus Země a vymrštil jej do vesmíru.

Simulace s vysokým rozlišením ukázala výzkumníkům Měsíc, který se vytvořil během několika hodin z vyvržené hmoty Země a rozbitých částí protoplanety.

Rychlý zrod Měsíce může podle vědců vysvětlit některé jeho vlastnosti, jakými jsou například široká a nakloněná oběžná dráha, jeho částečně roztavený vnitřek a tenká kůra.

Měsíc, klíč k dějinám Země

Výzkumníci předpokládají, že další poznatky o vzniku Měsíce se dozvíme ze vzorků hornin vykopaných z hlubin pod povrchem Měsíce. Dolování na Měsíci je jedním z cílů příštích misí programu Artemis.

„Další vzorky z Měsíce mohou být užitečné pro další výzkum vzniku a vývoje Měsíce. S jejich pomocí bychom mohli ještě víc zpřesnit naše modelové simulace,“ upozorňuje Kegerreis.

Nálezy a simulace mohou vrhnout světlo nejen na historii Měsíce, ale i to, jak Země získala svou dnešní podobu.

„Čím více se dozvídáme o tom, jak Měsíc vznikl, tím víc toho objevujeme o vývoji naší vlastní planety,“ napsal je studii její spoluautor Vincent Eke, profesor fyziky na Durhamské univerzitě.