Wiodącą hipotezą dotyczącą formowania się Księżyca było założenie, że inny obiekt zderzył się z Ziemią, wyrzucając dużą bryłę materii, która uformowała się w Księżyc.
Czy tak się dzieje w przypadku wszystkich satelitów? np. Phobos, Deimos, Charon, Titan, Europa itp.? Jeśli nie, to dlaczego potrzebujemy tak dramatycznej „historii pochodzenia” dla Księżyca, ale nie dla innych? Dlaczego nie zakładamy, że Księżyc powstał tak samo jak wszystkie satelity?
Odpowiedzi:
Istnieją trzy główne scenariusze formacji dla księżyców planet.
Gigantyczna hipoteza uderzenia: satelita tworzy konsekwencję uderzenia między planetą a dużą planetą . Księżyc jest przykładem, a jednym z argumentów jest to, że skład chemiczny Księżyca odpowiada Ziemi ze znaczną dokładnością, co sugeruje, że jest on częściowo naszą planetą, a częściowo pierwotnym impaktorem ( Theia). Wiemy również, że Księżyc oddalał się od Ziemi, ponieważ mamy dowody na to, że uzyskał on potencjalną energię orbitalną, pochłaniając ją z energii obrotowej Ziemi. Wiemy o tym, ponieważ kilka milionów lat temu dni nie trwały 24 godziny i możemy śledzić te zmiany w okresie obrotowym Ziemi za pomocą pierścieni w koralowcach skamieniałych (te mają rzędy jak pierścienie drzew, ale generują się codziennie ). Możemy wtedy zobaczyć, że Księżyc był bardzo blisko Ziemi kilka miliardów lat temu (mamy na to więcej dowodów z faktu, że pływy były ogromne w tamtych czasach i dowodziły geologicznych dowodów codziennych powodzi na niedawno utworzonej planecie). Jeśli cofniesz się w czasie, zobaczysz, że Księżyc w zasadzie wynurzał się z Ziemi. Istnieje wiele innych dowodów tego scenariusza dla naszego księżyca.
Scenariusz akrecyjny: Satelita połączył się z dyskiem materiału wokół nowo narodzonej planety (tak jak planeta narastająca z dysku protoplanetarnego), tak zwanym dyskiem okołoplanetarnym. Jako przykład mamy cztery księżyce galilejskie wokół Jowisza (Io, Europa, Ganymede i Callisto). Ponieważ dysk był stosunkowo płaski, księżyce uformowane w tej samej płaszczyźnie orbity również poruszają się w tym samym kierunku, w którym obraca się planeta (co ma sens, ponieważ oba są generowane z tego samego materiału spinającego się z pewnym pędem kątowym). Jest to najczęstszy scenariusz dla dużych księżyców. Nasz księżyc nie mógłby się tak uformować, ponieważ oczekiwany rozmiar dysku okołoplanetarnego nie był w żadnym razie tak masywny jak nasz dzisiejszy księżyc (Ziemia jest małą planetą i ma względnie ogromny księżyc).
Scenariusz przechwytywania: Satelita uformowany gdzie indziej w Układzie Słonecznym jako niezależny mniejszy organ. Z czasem niektóre dynamiczne interakcje mogły doprowadzić obiekt do planety i oba zostały powiązane grawitacyjnie. Przykładem tego jest Tryton, największy księżyc Neptuna. Orbita wsteczna jest niewytłumaczalna pod względem scenariusza akrecyjnego, a energia potrzebna do scenariusza oddziaływania Gian na Neptuna jest zbyt duża. Triton został schwytany (uważamy, że uformował się on jako inny planeta w Pasie Kuipera, ponieważ ma wiele cech chemicznych Plutonai inne obiekty regionu). Na Neptunie nie ma tak wielu księżyców, prawdopodobnie dlatego, że zniknęły (uderzyły w planetę lub zostały wyrzucone), gdy Triton przybył do systemu i dynamicznie zdestabilizował swoje orbity. Innym wyraźnym przykładem są maleńkie nieregularne satelity Jowisza . Ten scenariusz jest bardzo trudny do wyobrażenia dla Ziemi, ponieważ uchwycenie masywnego księżyca takiego jak nasz i uczynienie orbity kołowej wyczynem byłoby wyczynem pod względem tego, jak dokładnie dostrojone byłyby parametry wstawienia orbity. Scenariusz gigantycznego oddziaływania prowadzi do obecnej sytuacji w symulacjach dla większego zakresu parametrów uderzenia, a zatem jest znacznie bardziej prawdopodobny pod względem statystycznym.
Istnieją również rzadsze i spekulacyjne scenariusze:
Fragmenty Eyecta z innych księżyców: Niektóre satelity mogą pochodzić z innych satelitów. Duży uderzenie może wyrzucić materiał na orbitę. Przykładem może być Hippocamp (księżyc Neptuna), który jest obecnie uważany za fragment wycięty z Proteusa (większy księżyc).
Lagrangian / Trojan : Jest to podobne do scenariusza z dyskietką okołoplanetarną, ale tutaj akrecja na dysku planety jest dodatkowo stymulowana w niektórych regionach z powodu księżyca, który uformował się nieco wcześniej. Orbitujące ciało może wygenerować pięć punktów równowagi ( punkty Lagrange'a ) rzeźbiąc krajobraz grawitacyjny. Dwa z tych punktów równowagi (L4 i L5) są stabilnymi punktami równowagi; są więc jak pułapki grawitacyjne, w których materia może się gromadzić, dopóki nie powstanie nowy księżyc. Jako potencjalny przykład mamy Telesto i Calypso w układzie Saturna. Oba leżą na punktach L4 i L5 Lagrange Tethys(znacznie większy księżyc o dużym wpływie grawitacyjnym). Mogły one uformować się jako zwykłe obiekty, a następnie zostać uwięzione w punktach równowagi lub mogły faktycznie powstać tam, gdy materia zlewała się na pułapkach grawitacyjnych.
Księżyc złożony z fragmentów innych zakłóconych księżyców: Jakkolwiek szalone, jak się wydaje, jest to jedna z hipotez formacyjnych dotyczących formacji Mirandy (jednego z satelitów Urana). Powierzchnia Mirandy jest tak złożona i różnorodna, że niektórzy spekulują, że mogła się uformować, gdy kilka kawałków, które krążyły wokół Urana, łagodnie do siebie dotarło. Kawałki te mogły być kawałkami z innych księżyców lub mogą być kawałkami z wcześniejszej iteracji samej Mirandy, podzielonej na części po zdarzeniu zakłócającym. Geologia na każdym fragmencie ewoluowałaby niezależnie, dopóki nie zostałyby ponownie zebrane razem. Ale jest to również dość spekulacyjne.
źródło