いくつかの結婚は手配されています。愛のためのものもあれば、便宜のためのものもあります。宇宙での10億トンの衝突の結果として起こるものもあります。たとえば、地球と月。
過去 20 年間、月の起源を説明する有力なモデルが 1 つあります。ジャイアント インパクト仮説です。 .地球は、惑星の構成要素である月から火星サイズの「惑星胚」との一連の衝突によって形成されたと考えられています。巨大衝突仮説は、これらの衝突の最後の衝突が月を生み出したことを提案しています。ギリシャ神話の月の母にちなんで「テイア」と呼ばれる月サイズの天体が、成長中の地球に衝突しました。衝突からの物質の一部は、若い地球を周回する岩石の破片の円盤に回転し、その後数千年にわたって月に凝集しました.
流体力学的シミュレーションにより、巨大衝突モデルが地球と月のサイズと軌道に一致することが示されました。しかし、地球と月の構成には重要な謎が残っています。
月の組成は、基本的に地球のマントルと見分けがつかないと考えられていました。どちらも大部分が岩石で、鉱物の混合物です。最も興味深いのは、地球と月が同位体レベルでほぼ同一であると考えられていたことです。元素の同位体とは、中性子の数が異なる同じ元素のことです。酸素には、O、O、O の 3 つの安定同位体があります。これらの異なる同位体の比率は、遺伝子マーカーのように重要な化学的特徴です。そして、歴史的に、地球と月がほぼ同一の酸素同位体フィンガープリントを共有していることは重要です。
この類似性は衝突モデルにとって問題となります。モデルによれば、月は地球とは異なる物質で構成されているはずだからです。月の 10 ～ 40% だけが原始地球の一部であり、残りはテイアからの物質に由来するはずです。したがって、月と地球の足跡の類似性には別の説明が必要です。
この問題には少なくとも 2 つの解決策があります。昨年、私はそれを提案したチームの一員でした。私たちの解決策は、テイアと原始地球が以前に同じフィンガープリントをすでに共有していた可能性があるというものでした。 彼らは衝突した。私たちの研究は、惑星の成長の後期段階に関する一連のコンピューター シミュレーションに基づいていました。成長する地球に最後に衝突する天体は、予想よりも組成が地球に似ている可能性が高いことを示しました。シミュレートされた衝突の 10 ～ 20% では、類似性が非常に強かったため、地球と月が同じ同位体のフィンガープリントを共有すると予測されました。
2番目の解決策は、月形成の衝突が以前に考えられていたよりもはるかにエネルギーが強く、地球の500倍以上の大きさの蒸発した岩石の巨大な雲を生成したことを提案しています.この理論によると、気化した岩石は原始地球のマントルとテイアの混合物でした。地球のマントルと大気、およびテイアの物質は、完全に混ざり合った連続した雲になりました。月はそれから凝結した.
自然の新しい研究 Wang と Jacobsen による論文は、最近、2 番目の解決策を支持しています。この研究では、月の岩石と地球のマントルからの岩石の両方で 2 つのカリウム同位体が測定されました。その結果、月の岩石には軽い同位体である K よりも重いカリウム同位体である K が 1 万分の 4 程度多く含まれていることがわかりました。重い同位体は軽い同位体よりも容易に凝縮し、月は急速に凝縮したに違いないため、観測されたように、月には重いカリウムが豊富に含まれていると予想されます。この濃縮度は、実際には蒸気雲内の条件に依存するため、測定によって月を形成する円盤の物理学に関する洞察が得られます。
地球と月のカリウム同位体の違いは、最初の解を使用して説明するのは困難です。 Theia と原始地球が同じ組成を持っていた場合、カリウム同位体の違いの理由はありません.
最初の解決策はすでに不安定な状況にあったことに言及する価値があります。 1月に発表された別の研究では、月の岩石の酸素同位体を再測定しました。私たちの研究は、地球と月の酸素フィンガープリントの差が約 12 ppm であることを発見した 2014 年の測定に基づいています。地球の成長に関する私たちのシミュレーションでは、最後の衝突体がほぼそのレベルで原始地球と一致した惑星の例がいくつかありました。しかし、新しい研究では、地球と月がより近く一致し、上限はわずか 5 ppm であることがわかりました。私たちのシミュレーションでは、さらに類似した指紋と一致する可能性が大幅に低下しました。
あなた自身の科学的モデルが支持されなくなったとしたら、どのように感じますか?うーん、特に不満はありません。科学は 1 つのアイデアに基づいていることはありません。何が起こらなかったかを理解することは、何が起こった可能性があるかを理解することと同じくらい有用です。この新しいモデルがまとまっているように見え、月がどのように形成されたかの解明に近づいていることはエキサイティングです.
ショーン・レイモンド は、惑星系の形成と進化を研究している天文学者です。また、 でブログを書いています。 planetplanet.net .
