Ipoteza impactului gigantic este în prezent principala explicație pentru originea Lunii. Potrivit acesteia, în primele zeci de milioane de ani ale Sistemului Solar, Pământul a fost lovit de o protoplanetă numită Theia. În urma coliziunii, Theia a fost distrusă, iar o parte din materialul rezultat a ajuns pe orbită în jurul Pământului, formând ulterior Luna.

Temperatura corpurilor ar fi influențat rezultatul impactului

O echipă condusă de Adeene Denton, de la Southwest Research Institute din San Antonio, a realizat simulări mai detaliate ale coliziunii, luând în calcul și rezistența materialelor în funcție de temperatura internă a celor două corpuri.

Cercetătorii au pornit de la faptul că protoplanetele aflate la începutul evoluției Sistemului Solar erau foarte fierbinți în interior. Materialele mai calde sunt mai fragile, iar acest lucru poate schimba modul în care un corp ceresc se deformează și absoarbe energia în timpul unui impact.

„Modelele au evoluat pentru a include rezistența materialului, un aspect cu adevărat important atunci când studiezi coliziunile dintre corpuri mai mici, cum ar fi asteroizii, sau pentru lucrarea mea anterioară despre formarea sistemului Pluto-Charon. Nu eram siguri dacă ar conta sau nu pentru Lună. Când am făcut simulările, am descoperit că, de fapt, contează destul de mult”, a explicat Denton.

În simulările în care Theia era mai caldă, protoplaneta putea fi distrusă în urma coliziunii, iar cantitatea mare de resturi rezultată se putea dispersa în jurul Pământului. În acest scenariu, Luna s-ar fi putut forma foarte rapid.

Cercetătorii au obținut, în anumite condiții, o Lună care apare deja formată în simulare după aproximativ cinci ore de la impact.

„În funcție de cât de fierbinți sunt Pământul și Theia înainte de coliziune, impactul poate distruge Theia și produce acest disc masiv de resturi care în cele din urmă formează Luna. Dar când am folosit aceiași parametri ca modelarea originală a impactului – până la structurile de temperatură egală din interiorul ambelor corpuri – în aproximativ cinci ore, a apărut o Lună intactă”, a spus Denton.

Două scenarii pentru formarea Lunii

Simulările anterioare au indicat două posibilități principale. Într-un scenariu, resturile rezultate în urma impactului formează un disc care rămâne pe orbită o perioadă mai lungă, iar Luna se acumulează treptat din acest material.

Cel de-al doilea scenariu, identificat în simulări realizate de NASA în 2022, presupune că Luna se poate forma într-un interval de doar câteva ore. Noile simulări susțin această posibilitate, însă rezultatul depinde de momentul în care a avut loc impactul și de starea termică a corpurilor implicate.

Dacă impactul ar fi avut loc mai târziu, la aproximativ 100-150 de milioane de ani după formarea planetelor, Theia ar fi fost mai rece și mai rezistentă. În acest caz, o parte mai mare din protoplanetă ar fi putut supraviețui coliziunii, iar Luna s-ar fi format mai lent din discul de resturi.

În schimb, un impact produs cu mai puțin de 60 de milioane de ani după formarea planetelor, când Theia era încă foarte fierbinte, ar fi putut duce la distrugerea completă a protoplanetei și la formarea rapidă a Lunii.

Robin Canup, de la Southwest Research Institute și una dintre cercetătoarele care au contribuit la dezvoltarea acestei teorii, dar care nu a participat la noul studiu, consideră că rezultatele pot ajuta la estimarea momentului în care a avut loc impactul.

„Aceste rezultate noi, surprinzătoare și interesante, implică o potențială legătură între proprietățile fizice ale Lunii de astăzi, inclusiv, probabil, conținutul său volatil, și starea termică a Pământului și a Theiei în momentul impactului gigantic. Acest lucru, la rândul său, ar putea ajuta oamenii de știință să determine mai bine când a avut loc evenimentul care a format Luna”, a declarat Canup.

În ambele variante analizate, Luna ar proveni în principal din materialul mantalei Theiei, amestecat cu o cantitate mai mică de material provenit din mantaua Pământului.

Această concluzie ridică însă o problemă pentru modelele actuale. Luna și mantaua Pământului au compoziții asemănătoare, iar unele diferențe observate în nivelurile anumitor izotopi nu sunt explicate complet de simulările existente.

Rezultatele ar putea avea implicații și pentru căutarea exolunilor, sateliți naturali care orbitează alte planete. Dacă formarea unei luni după un impact are loc într-un interval foarte scurt, discurile de resturi din jurul unor planete stâncoase ar putea exista prea puțin timp pentru a fi observate direct.