Согласно современной теории, Луна сформировалась из материала, выброшенного в космос в результате столкновения Земли с массивным космическим объектом. Недавняя, более подробная симуляция этого события древней эпохи показала, что формирование Луны могло произойти всего за несколько часов.
По современным представлениям, Луна сформировалась приблизительно 4,5 миллиарда лет назад вследствие столкновения Земли на ранних этапах ее развития с протопланетой Тейя, размеры которой соответствовали современному Марсу. В результате столкновения в околоземное пространство было выброшено вещество из обоих небесных объектов, которое впоследствии объединилось, образовав спутник. Тем не менее, недавнее моделирование указывает на возможность того, что этот процесс мог завершиться значительно быстрее — всего за несколько часов. Подробности этого открытия представлены в статье ученых из Даремского университета, опубликованной в The Astrophysical Journal Letters.
Изотопный состав лунного грунта схож с земным. Это указывает на то, что кора спутника сформировалась преимущественно из вещества верхних слоев Земли. Луна получила лишь небольшую долю вещества от погибшей Тейи, хотя ее остатки могут сохраняться глубже в недрах. Кроме того, удар должен был выбросить материю достаточно далеко, за границы предела Роша, рассматриваемый предел близости, ниже которого Луна не смогла бы образоваться из-за приливных сил гравитации Земли, остается непроясненным. Действительно, современные модели столкновений с трудом объясняют оба эти явления.
Якоб Кегерейс (Jacob Kegerreis) и его команда применили новую модель SWIFT для имитации сложных гравитационных и гидродинамических взаимодействий, характерных для больших масс вещества. Для проведения расчетов ученые использовали суперкомпьютер COSMA, который позволил смоделировать сотни сценариев столкновения, варьируя углы, скорости и вращение участвующих небесных тел. Разрешение симуляции достигало 100 миллионов частиц, что значительно превышает обычную практику.
Исследование выявило, что при столкновении Земли и Тейи на орбиту были выброшены два скопления материи. Гравитационное воздействие более массивного скопления могло оперативно переместить менее крупный на более отдалённую и устойчивую орбиту. В свою очередь, он оказался ниже предела Роша и распался. Весь цикл занял всего несколько часов и обусловил формирование Луны с её характерными особенностями, такими как широкая орбита, тонкая кора, преимущественно состоящая из земного вещества, и частично расплавленное внутреннее строение.
Подтвердить или опровергнуть эти выводы можно будет, проанализировав образцы лунного грунта, доставленные не с поверхности, а из недр спутника. Именно такая задача поставлена перед планируемыми будущими миссиями, которые готовятся по программе NASA Artemis. «Чем больше мы узнаем о появлении Луны, тем лучше понимаем эволюцию нашей Земли, — говорит профессор Винсент Эке (Vincent Eke), один из авторов новой работы. — Их истории тесно переплетены и могут отражаться в историях других планет, глубоко измененных подобными — или совершенно иными — столкновениями».