Mesiac možno nevznikal postupne počas tisícov či státisícov rokov. Nové počítačové simulácie ukazujú oveľa dramatickejší scenár. Ak mali mladá Zem a teleso veľké približne ako Mars správnu teplotu a fyzikálne vlastnosti, po ich gigantickej zrážke sa mohol celý Mesiac sformovať v priebehu približne piatich hodín.

Nový pohľad na jednu z najväčších udalostí v dejinách našej planéty prinášajú vedci zo Southwest Research Institute (SwRI) v spolupráci s University of Arizona. Výsledky publikovali v odbornom časopise The Astrophysical Journal Letters. Autori využili moderné počítačové simulácie, ktoré na rozdiel od mnohých starších modelov zohľadňujú aj pevnosť materiálu a jeho závislosť od teploty. Práve tento detail môže zásadne meniť predstavu o tom, čo sa po obrovskej zrážke odohralo.

Mesiac sa mal zrodiť pri jednej z najväčších kolízií

Najrozšírenejšie vysvetlenie vzniku Mesiaca začína katastrofickou udalosťou približne pred 4,5 miliardy rokov.

Do mladej Zeme malo naraziť protoplanetárne teleso približne veľkosti Marsu, ktoré vedci označujú ako Theia. Zrážka vyvrhla do priestoru obrovské množstvo materiálu. Časť skončila späť na Zemi, zatiaľ čo z materiálu zostávajúceho na obežnej dráhe sa mal postupne vytvoriť Mesiac.

Klasické simulácie takéhoto scenára však mali jednu slabinu. Pri kolízii s takou obrovskou energiou vedci dlho predpokladali, že pevnosť materiálov jednotlivých telies nebude zohrávať významnú úlohu.

Nová práca ukazuje, že tento predpoklad nemusel byť správny.

Rozhodovať mohlo to, aké horúce boli Zem a Theia

Tím vedený doktorkou Adeene Denton sa k obrovskej zrážke vrátil pomocou modernejších výpočtových metód. Do simulácií vedci zahrnuli geologické vlastnosti materiálu a jeho pevnosť závislú od teploty.

Výsledok ich prekvapil.

„Zistili sme, že už existujúca geológia protoplanéty veľkosti Marsu je dôležitá,“ vysvetlila Denton. Keď sa totiž Zem a Theia v simulácii nesprávajú iba ako jednoduché masy materiálu, ale ako telesá s konkrétnymi geologickými vlastnosťami, výsledok kolízie sa môže výrazne zmeniť.

Kľúčová bola najmä teplota.

Horúce planetárne telesá sú mechanicky slabšie než chladnejšie. To znamená, že rovnaká zrážka môže pri rozdielnej teplote Zeme a Theie viesť k úplne odlišnému výsledku.

Jeden scenár vytvoril Mesiac za približne päť hodín

Pri niektorých podmienkach zrážka Theiu prakticky rozmetala a okolo Zeme vytvorila mohutný disk úlomkov. Z neho by sa Mesiac následne skladal postupne.

Iné simulácie však ukázali niečo podstatne dramatickejšie.

Keď Denton použila parametre podobné pôvodným modelom gigantickej zrážky a nastavila okrem iného rovnaké teplotné štruktúry vnútri oboch telies, približne do piatich hodín sa v simulácii objavil neporušený Mesiac.

Namiesto veľmi dlhého procesu, pri ktorom sa nespočetné úlomky postupne spájajú do jedného telesa, tak mohol za určitých okolností vzniknúť náš satelit prakticky bezprostredne po katastrofickej kolízii.

Samotná predstava rýchleho vzniku Mesiaca nie je úplne nová. Nový výskum je však podľa SwRI prvým, ktorý ukazuje, že pevnosť materiálu a teplota môžu byť rozhodujúcimi faktormi určujúcimi, či vznikne Mesiac priamo, alebo až neskôr z disku úlomkov.

Teplota môže prezradiť aj to, kedy sa všetko odohralo

Výsledok má ešte jeden zaujímavý dôsledok.

Mladé protoplanéty sú po svojom vzniku horúce a postupne chladnú. Ak výsledok zrážky Zeme s Theiou výrazne závisel od ich teploty, dnešné vlastnosti Mesiaca by mohli vedcom nepriamo pomôcť určiť, v akom období vývoja mladej Slnečnej sústavy ku kolízii došlo.

Robin Canup zo Southwest Research Institute upozorňuje, že výsledky môžu vytvárať spojenie medzi dnešnými fyzikálnymi vlastnosťami Mesiaca, potenciálne vrátane obsahu prchavých látok, a tepelným stavom Zeme a Theie v okamihu zrážky.

Inými slovami, spôsob, akým Mesiac vyzerá dnes, v sebe možno stále nesie stopu po podmienkach panujúcich počas prvých hodín jeho existencie.

Jedna veľká záhada však zostáva

Ani nový model nevysvetľuje všetko. Jedným z dlhodobých problémov teórie gigantickej zrážky je veľmi podobné chemické zloženie Zeme a Mesiaca. Ak totiž značná časť materiálu Mesiaca pochádzala z iného planetárneho telesa, vedci musia vysvetliť, prečo sú si oba svety zložením také podobné.

Jednou z možností je, že Theia a proto-Zem vznikli v rovnakej oblasti protoplanetárneho disku, a preto mali od začiatku podobné chemické zloženie. Mars sa naopak mohol formovať vo väčšej vzdialenosti a jeho zloženie sa preto odlišuje.

Denton tento vzťah prirovnala k rodine. Zem a Mars sú podľa nej akoby súrodenci, ktorí vznikli v rovnakom susedstve Slnečnej sústavy. Zem a Mesiac však pripomínajú skôr dvojvaječné dvojčatá.

Päť hodín, ktoré mohli zmeniť Zem navždy

Nové simulácie neznamenajú, že vedci definitívne dokázali vznik Mesiaca za päť hodín. Ukazujú však, že takýto scenár je za určitých fyzikálnych podmienok možný.

A práve v tom spočíva význam výskumu. Teplota a pevnosť materiálov, ktoré sa v minulosti pri modelovaní obrovskej zrážky považovali za menej dôležité, môžu rozhodovať o tom, či po náraze vznikne disk úlomkov, alebo takmer okamžite celé nové planetárne teleso.

Ak sa podobný scenár približuje skutočnosti, jeden z najznámejších objektov nočnej oblohy mohol vzniknúť za kratší čas, než trvá jeden bežný pracovný deň.