Наша Луна образовалась, как утверждает общепринятая теория, в результате столкновения с молодой Землей протопланеты размером с Марс. Но при этом имеются и признаки того, что это столкновение было далеко не единственным событием такого рода в ранней фазе существования нашей планеты. То есть могли образоваться несколько малых лун, судьбу которых астрономы решили прояснить более четко.

Луна и Земля. Фото: NASA / NSSDC

Среди небесных тел Луна является единственным естественным спутником Земли. Но ее возникновение добавляет в астрофизические исследования все больше новых вопросов. И вполне возможно, что когда-то она была не единственной сопровождающей Земли. Как следует из новейших исследований, в ранний период существования Земли существовал целый ряд более мелких лун – луноидов, исчезновение которых остается неясным. Доктор Ури Маламуд и профессор Хагай Перетс со своими коллегами из Израильского технологического института в Хайфе, а также Кристоф Бургер из Венского университета и Кристоф Шефер из Института астрономии и астрофизики университета Тюбингена задались вопросом, что же случилось с этими луноидами. Осуществленное ими подробнейшее моделирование показало, что они обрушились на Землю, причем при столкновениях они могли значительно изменить земную мантию.

Как считает современная основная теория, Луна возникла примерно 4,5 миллиардов лет назад вследствие столкновения Протоземли с протопланетой Тейя, размеры которой примерно соответствовали размерам Марса. При этом сначала вокруг Земли сформировался диск, состоявший из материалов, образовавшихся при столкновении обоих космических тел. И, в конце концов, из материалов этого диска образовалась наша Луна. Однако, новые исследования показывают, что Земля пережила не только это, пусть даже и самое мощное столкновение. Таких столкновений, считают ученые, было больше, хотя при этом Протоземля сталкивалась с космическими телами меньших размеров, чем Тейя. Вследствие таких столкновений образовалось несколько лун, масса которых, по мнению исследователей, составляла от одной шестой до половины массы современной Луны. И команда астрофизиков более пристально принялась прослеживать их судьбу.

«Существуют две возможности. Луноиды, наряду с прочим, могли под действием взаимной гравитации соединиться и образовать более крупные объекты или, что представляется другой и более вероятной возможностью, под действием земного притяжения упасть на планету», - объясняет Шефер. - «И нас, в первую очередь, интересует вторая возможность». Чтобы смоделировать столкновения луноидов с Землей, исследователи использовали компьютерную программу, разработанную специально для этих целей в отделе вычислительной физики Института астрономии и астрофизики в Тюбингене и рабочей группой профессора Вильгельма Клея под руководством Шефера. Причем расчеты для нее производились как в Германии, так и в Израиле.

Компьютерную программу из Тюбингена физики использовали для расчетов приложения, названного «гидродинамика гладких частиц», причем для ускорения сложнейших вычислений используются мощные графические карты. А Бургер написал компьютерный код для сложных начальных условий, которые были необходимы именно для этого моделирования.

В своем исследовании ученые исходили из упрощенной модели Протоземли и падающего на нее луноида, при этом для обоих было принято наличие железного ядра и мантии из силикатов. Соответственно, ядро составляло до трети массы каждого объекта. Группа осуществила более 70 вариантов моделирования вероятных ударов луноида об Землю. При этом варьировались такие параметры, как угол столкновения, размеры луноида, а также скорость вращения Земли.

«В общей сложности для расчетов нам понадобилось более 100 недель машинного времени, на протяжении которых расчеты осуществлялись блоком графических карт", - сообщил Маламуд, который производил анализ моделирования. Он определил, какие фрагменты тел могли после столкновения покинуть систему, какие остались летать вокруг Земли, оставаясь на ее орбите, а какие после удара остались на Земле. Также он рассчитал изменение периода вращения Земли вследствие столкновения.

«Наши результаты показали, что в случае удара луноида об Землю распределение материала ударившего объекта не остается однородным. Поэтому такой вид ударов может вести к асимметриям и неравномерности в составе материалов земной мантии», - резюмирует Маламуд на основании полученных результатов.