Pe aceeași orbită cu Pământul. Conform teoriei impactului gigant, coliziunea cu Pământul a dus la formarea Lunii. Probabil a existat de sute de milioane de ani din momentul formării sale sistem solar(~ 4,6 Gigalet) și până în momentul ciocnirii cu Pământul (~ 4,5 Gigalet).
Obiectul a fost format în punctul Lagrange (L4 sau L5) în sistemul cu două corpuri Pământ-Soare. Masa Theia a fost aproximativ aceeași cu (1/10 din Pământ). Planeta poartă numele titanului Theia - mama Selenei (zeiță).
Conform unor date planetezimale, Theia a existat probabil la 30-50 de milioane de ani de la formarea Sistemului Solar și s-a ciocnit cu proto-Pământul cu 4,53 Gigalet (miliarde de ani) în urmă. Conform rezultatelor analiza comparativa distribuția izotopilor de rubidiu și stronțiu pe Lună și Pământ, ciocnirea efectuată în 2008 a avut loc 4,48 ± 0,02? Gigalet. Acest din urmă număr este în acord cu data de 4,46 ± 0,04 Gigalet, care a fost obținută anterior pe baza pierderii plumbului și a formării crustei lunare. Astfel, Theia ar putea exista timp de 70-110 Megaani (milioane de ani).
Proto-Pământul, la momentul coliziunii, avea deja o masă aproape modernă. Viteza inițială a coliziunii a fost nesemnificativă, în sens astronomic - 4 km/sec. Unghiul de incidență al lui Theia a fost acut, aproximativ 45°. Miezul de fier al Theia s-a scufundat spre nucleul Pământului, în timp ce cea mai mare parte a mantalei Theia și o parte semnificativă a mantalei Pământului au fost aruncate în spațiu, unde au format un disc de acreție. Din discul de acreție, într-un timp foarte scurt (într-un secol, poate chiar o lună), s-a format satelitul planetei, Luna.
Convergența și coliziunea dintre Theia și Pământul și formarea Lunii.
Simulările pe computer arată că corpuri semnificative sau acumulări de resturi ar putea exista în punctele Troian Lagrange ale sistemului Pământ-Lună pentru perioade lungi de timp de până la 100 de megaliți.
Ca urmare a coliziunii, Pământul a primit un moment unghiular semnificativ; ziua a durat aproximativ cinci ore. Ulterior, din cauza înlăturării Lunii, rotația Pământului a încetinit până la cele douăzeci și patru de ore existente într-o zi.
Conform vederi moderne, distribuția izotopică a planetelor depinde în mod semnificativ de distanța până la Soare. Luna și Pământul, având o distribuție similară a izotopilor, nu s-ar fi putut forma pe orbite diferite, dar faptul că nu existau elemente grele pe Sputnik a fost greu de explicat prin formarea simultană a ambelor corpuri pe aceeași orbită.
Ipoteza „impactului mare” sau „stropire mare” a fost propusă pentru prima dată în 1975 de un grup de astrofizicieni americani Al Cameron, William Ward și William Hartmann. Astfel, a fost relativ ușor de justificat absența aproape completă a elementelor grele, precum fierul, pe satelit. Cu toate acestea, obiectul rezultat trebuie să aibă o compoziție semnificativ diferită, iar Luna nou formată ar fi avut o compoziție izotopică diferită, de exemplu, izotopi de oxigen.
Locul de origine al Theia pentru o lungă perioadă de timp a rămas un punct slab al teoriei. În sistemul solar nou format nu existau locuri în care să se poată forma un obiect atât de semnificativ precum Theia, cu o compoziție izotopică similară cu Pământul. La urma urmei, pentru a acumula o astfel de masă, trebuia să treacă o anumită perioadă de existență pe o orbită stabilă. În 2004, pe baza modelării computerizate, doi cercetători de la Universitatea Princeton, Richard Gott și Edward Balbruno, au ilustrat că într-unul dintre punctele troiene Lagrange, care se află la 60° de Pământ, s-ar putea forma un planetoid care ar avea suficient timp pentru a crește în marțian. masa.
După aproximativ o sută de milioane de ani, obiectul a fost zguduit de uriaș și s-a apropiat treptat și s-a ciocnit cu Pământul cu o viteză mică. Deoarece atât Pământul, cât și Theia s-au format pe aceeași orbită, compoziția lor izotopică este similară.
Pe 25 februarie 2011, a fost anunțată descoperirea a două planete pe aceeași orbită în sistemul planetar KOI-730. Ambele planete sunt în puncte troiene una față de alta.
Existența unor astfel de obiecte este o confirmare suplimentară a plauzibilității existenței Theia. Conform calculelor orbitale, ambele planete vor avea orbite stabile cel puțin în următorii 2,2 milioane de ani.
Ciocnirea Pământului cu ipotetica planetă Theia a format probabil Luna într-un mod complet diferit decât se credea anterior: impactul puternic a evaporat majoritatea rocilor solide ale planetei noastre, umflandu-l brusc în dimensiune și a fost din straturile exterioare ale acest vapor care a apărut satelitul nostru natural.
Oamenii de știință americani au dezvoltat o nouă metodă de determinare a concentrației izotopilor de potasiu și, pe baza acesteia, au creat o teorie exotică a formării Lunii, care nu fusese niciodată luată în considerare de comunitatea științifică. Articolul corespunzător a fost publicat în revista Nature.
Începând cu anii 1970, s-a acceptat în general că Luna s-a format atunci când o planetă ipotetică de mărimea lui Marte (Theia) a lovit proto-Pământul în urmă cu 4,5 miliarde de ani. Cu toate acestea, în ultimii 15 ani, o serie de date au fost în contradicție cu această idee. Aproape orice model al unui astfel de impact arată că Luna trebuie să fie formată în cel puțin 60% din Theia. Dar analiza compoziției sol lunar- atât sovietice cât și americane - au indicat că există același raport de izotopi de oxigen ca pe Pământ. Se mai stie ca compoziție chimică planetele formate în diferite regiuni ale sistemului solar trebuie să difere. Roverele americane înregistrează că compoziția izotopică a lui Marte este complet diferită de cea a Pământului.
Modelul general acceptat al formării Lunii.
Pentru a explica această contradicție, în 2015 a fost propusă model nou, conform căreia ciocnirea corpurilor a fost „frontal” și atât de puternică încât cea mai mare parte a ambelor planete s-a evaporat de la încălzire. Rocile au devenit gaze, dar temperatura sa a fost atât de ridicată încât în loc de o atmosferă de silicați, deasupra miezului planetei a apărut o acoperire continuă de fluid supercritic silicat. Acesta este numele dat stării unei substanțe atunci când temperatura și presiunea din ea sunt peste punctul critic. Din această cauză, are simultan proprietățile unui gaz și ale unui lichid. De exemplu, un fluid supercritic pătrunde cu ușurință în obstacole ca un gaz, dar în același timp se dizolvă solide ca un lichid.
Într-un astfel de mediu, materia Theia și proto-Pământul ar putea să se amestece rapid și să devină omogenă chimic în scurt timp. Ipoteza avea două defecte principale. În primul rând, dacă a fost așa, la prima vedere era imposibil fie să infirmi, fie să dovedești în mod convingător. La urma urmei, compoziția Pământului și a Lunii ar fi atunci aceeași. În al doilea rând, scenariul s-a dovedit a fi prea exotic. A necesitat evaporarea părții principale a planetei noastre după impact și creșterea sa în volum de 500 de ori. Diametrul planetei ar putea ajunge atunci la 100.000 de kilometri (aproape ca Saturn). Este de aproximativ opt ori mai mare decât astăzi și mai mult ca o planetă gigantică gazoasă decât Pământul pe care îl cunoaștem.
Cu toate acestea, acum oamenii de știință din SUA, după ce au creat o metodă mai precisă de analiză pentru izotopii de potasiu, au stabilit că rocile lunare conțin puțin mai mult potasiu-41 decât cele terestre (cu 4 zece miimi). Singurul scenariu care poate explica corect o astfel de diferență este viteză diferită condensarea potasiului-41 dintr-un nor de abur fierbinte. Straturile exterioare ale proto-Pământului, umflate după impact, s-ar fi aflat la zeci de mii de kilometri de centrul său și au început să se răcească mai devreme. Pe măsură ce s-a răcit, potasiul-41 mai greu s-a depus în straturile exterioare mai intens decât în cele interioare. Deoarece straturile exterioare au devenit mai târziu Luna, iar straturile interioare au devenit Pământul de astăzi, satelitul a ajuns în mod natural să aibă puțin mai mult potasiu-41 decât pe planeta noastră.
Dacă acest proces ar avea loc în vid, ar da o mare diferență în concentrația de potasiu-41. Deoarece diferențele sunt încă destul de mici, calculele arată că condensarea potasiului-41 în substanța viitoarei Luni a avut loc la o presiune de 10 atmosfere. Aceasta este o valoare destul de mare, ceea ce indică faptul că ipoteza evaporării proto-Pământului după ciocnirea cu Theia este cel mai probabil corectă. Oricât de greu ar fi de imaginat astăzi, în zona în care s-a format viitoarea Lună a existat un fluid supercritic din rocile solide evaporate ale planetei noastre. De-a lungul timpului, s-a cristalizat treptat în rocile Lunii moderne. Și restul materiei „excesului” s-a așezat înapoi pe planeta noastră, formând straturile sale exterioare.
NASA caută misterioasa planetă Theia
Două sonde robotizate NASA, „gemenii” STEREO, au intrat într-o zonă în care s-ar fi putut păstra urmele unei planete ipotetice, a cărei ciocnire cu Pământul, potrivit unor oameni de știință, a dus la apariția Lunii. Navele spațiale au fost lansate în octombrie 2006 pentru a observa Soarele.
„Numele acestei planete este Theia. Aceasta este o lume ipotetică. Nu l-am văzut niciodată, dar unii cercetători cred că a existat acum 4,5 miliarde de ani și că coliziunea sa cu Pământul a dus la formarea Lunii”, a spus Mike Kaiser, unul dintre participanții la proiectul STEREO.
Ipoteza Theia a fost dezvoltată de teoreticienii Princeton Edward Balbruno și Richard Gott. Ei au început cu teoria populară conform căreia Luna s-a format dintr-o cantitate uriașă de resturi aruncate în spațiu de o altă planetă de dimensiunea lui Marte, care se ciocnește cu Pământul. Acest scenariu a făcut posibilă explicarea multor caracteristici ale structurii Lunii, în special, compoziția izotopică a rocilor lunare.
Cu toate acestea, el nu a răspuns la întrebarea de unde provine această planetă. Balbruno și Gott cred că creatorul Lunii s-a format pe orbita Pământului în punctele Lagrange - denumirea dată punctelor în care gravitația Pământului și a Soarelui formează „puțuri” gravitaționale. Există doar cinci astfel de puncte și acolo, mai departe stadiul inițial formarea sistemului solar, ca apa din zonele joase, planetezimale - corpuri planetare mici, " blocuri de construcție» planete viitoare.
Balbruno și Gott cred că în unul dintre cele două puncte Lagrange, L4 sau L5, situate pe orbita Pământului la un unghi de 60 de grade față de direcția Pământ-Soare, Theia, numită după Titanidele din Mitologia greacă, care a născut pe zeița lunii Selene. Dacă această ipoteză este corectă, atunci planetezimale care nu au avut timp să se alăture Theia ar trebui să rămână în punctele Lagrange.
„Sondele STEREO intră acum în această zonă și sunt în cea mai bună poziție pentru a căuta”, spune Kayser.
Anterior, astronomii au încercat să detecteze urmele Theia folosind telescoape de la sol, dar au putut vedea doar obiecte de mărimea unui kilometru. Când sondele NASA vor atinge punctele Lagrange, vor putea vedea corpuri mult mai mici. Dacă sunt descoperite, va fi necesar să se afle compoziția lor. Dacă se dovedește a fi similară cu compoziția rocilor terestre și lunare, aceasta va fi o confirmare semnificativă a ipotezei lui Balbruno și Gott.
În același timp, căutarea părintelui Lunii nu este sarcina principală a sondelor STEREO. Acestea sunt observatoare solare care sunt proiectate să ocupe o poziție pe orbita Pământului pe două părți opuse ale Soarelui, pentru a ajuta oamenii de știință să vadă o imagine tridimensională a activității solare.
Îndreptându-se spre „locul de serviciu”, sondele vor trece prin zonele punctelor Lagrange timp de câteva luni și vor căuta urme ale Theia. Oricine poate ajuta la căutare — fotografiile vor fi postate pe site-ul misiunii unde pot fi descoperiți asteroizi, relatează RIA Novosti.
În căutarea Theia, planeta rătăcitoare
Există multe teorii care explică structura actuală a sistemului solar. Unul dintre ei spune că în trecutul îndepărtat o altă planetă numită Theia se învârtea în jurul Soarelui, care ulterior a părăsit orbita și printr-o serie de ciocniri cu alte corpuri cerești a format sistemul pe care îl putem observa acum. Astronomii speră că sondele spațiale îi vor ajuta să găsească urmele Theia.
Mersul spontan al Theiei, fără îndoială, este doar o versiune a proceselor în curs de formare a sistemului solar. Cu toate acestea, tocmai asta este cel mai bun mod explică toate fenomenele din spațiul apropiat. De exemplu, doar o coliziune cu un corp ceresc masiv ar putea forța Luna să nu se mai rotească definitiv în jurul propriei axe sau să se formeze din resturile dezastrului.
„Toate acestea sunt ipotetice”, spune Mike Kaiser, unul dintre participanții la căutarea lui Teya. „Nu vom putea niciodată să vedem asta, dar mulți cercetători sunt încrezători că acum 4,5 miliarde de ani a avut loc un incident similar. Conform ipotezelor, Theia era similară ca mărime și masă cu Marte. După ce s-a ciocnit cu Pământul, planeta rătăcitoare s-a prăbușit în multe fragmente, dintre care unele s-au lipit împreună sub influența forței centrifuge și au format Luna.”
Pentru prima dată, un scenariu similar pentru originea Lunii a fost propus la începutul anilor 80 de către matematicianul Edward Belbruno și astrofizicianul Richard Gott, cunoscut pentru teoria sa despre călătoria în timp. Apoi această idee a fost preluată de mulți oameni de știință - a explicat perfect caracteristicile structurale ale Lunii: un miez masiv și densitate diferențiată a rocii. Rămâne doar să stabilim: care obiect a fost vinovat de cataclism - o planetă, un asteroid sau un meteorit?
Oamenii de știință speră că sonda spațială dublă STEREO, lansată de NASA în 2006, îi va ajuta să detecteze urme ale mișcării Theia în întreg sistemul solar și să stabilească în final formarea Lunii. Observațiile cu ajutorul telescoapelor nu dezvăluie semne ale planetei evazive, dar STEREO este direcționat către punctele Lagrange ale orbitei Pământului, unde câmpurile gravitaționale ale Pământului și ale Soarelui se intersectează. Acest aspect va permite telescopului sondei să privească sistemul solar fără distorsiuni.
STEREO va ajunge secvenţial în cele mai apropiate două puncte Lagrange în septembrie şi octombrie 2009. Telescoapele sale vor studia activitatea solară, precum și câmpurile gravitaționale ale soarelui și ale planetelor. Prin urmarea gravitațională, astronomii se așteaptă să urmărească Theia - un corp ceresc atât de masiv nu s-ar putea mișca liber în întregul sistem fără a lăsa în urmă vreo distorsiune.
„Modelul computerizat arată că fragmente de Theia s-ar putea acumula în punctele 4 și 5 Lagrange, unde echilibrul forțe externe le-a permis să se unească într-un întreg”, spune Kaiser. „În plus, planeta rătăcitoare ar putea afecta câmpurile gravitaționale ale altor corpuri în curs de dezvoltare, de exemplu, Venus. Acest lucru poate fi verificat și prin studii ale spațiului apropiat cu sonda STEREO.”
Nu s-au găsit linkuri înrudite
Planeta X
ÎN începutul XIX secole, astronomii, folosind legile lui Newton, au prezis existența unei alte planete, a cărei forță gravitațională a influențat traiectoria lui Uranus. S-a dovedit a fi Neptun. Cu toate acestea, masa sa, conform calculelor oamenilor de știință, a fost insuficientă pentru a explica orbita lui Uranus.
Ar fi trebuit să existe o altă, a noua planetă din sistemul solar, pe care astronomul american Percival Lowell a numit-o Planeta X. Cu toate acestea, căutarea planetă misterioasă nu au avut succes. Nici măcar descoperirea ulterioară a lui Pluto nu a avut o masă suficientă pentru a exercita influența necesară asupra orbitei lui Uranus.
Căutarea Planetei X s-a încheiat abia în 1989, când sonda spațială Voyager 2 a măsurat cu precizie masa lui Neptun. Valoarea sa s-a dovedit a fi mult mai mare decât au prezis oamenii de știință, ceea ce a explicat pe deplin schimbarea orbitei lui Uranus.
©NASA, ESA și G. Bacon (STScI)
Planetă între Marte și Jupiter
În secolul al XVI-lea, Johannes Kepler a atras atenția asupra decalajului uriaș dintre orbitele lui Marte și Jupiter. Conform presupunerii lui, ar fi trebuit să se ascundă o altă planetă în ea. Mulți astronomi au susținut presupunerea lui.
Orbita planetei invizibile a fost calculată cu precizie, iar oamenii de știință au căutat-o în mod sistematic pe cer, uitându-se prin telescoapele lor. În 1801, a fost descoperit de fapt un obiect ceresc, a cărui orbită a coincis cu cea prezisă, dar dimensiunea sa s-a dovedit a fi prea mică pentru o planetă cu drepturi depline.
Vorbim despre Ceres, care ani lungi clasificat ca asteroid. În prezent este considerată o planetă pitică, precum Pluto.
O impresie de artist despre vapori de apă pe Ceres
©IMCCE-Observatoire de Paris/CNRS/Y.Gominet, B. Carry
Theia
Theia este o planetă ipotetică, asemănătoare ca mărime cu Marte, a cărei ciocnire cu Pământul în urmă cu 4,4 miliarde de ani a dus la formarea Lunii.
Numele i-a fost dat de geochimistul englez Alex Halliday în onoarea Titanidei, care, conform mitologiei greaci, a dat naștere pe Selene, zeița Lunii.
Trebuie să admitem că originea satelit natural Pământul rămâne încă un mister pentru oamenii de știință. Teoria unei coliziuni uriașe între Pământ și Theia este una dintre cele mai probabile ipoteze. Cu toate acestea, există și altele.
Este posibil, de exemplu, ca Pământul și Luna să se fi format în perechi la nașterea Sistemului Solar sau ca Luna să fi fost atrasă de planeta noastră de forțele gravitaționale.
Vulcan
Uranus nu a fost singura planetă a cărei traiectorie nu se potrivea cu predicțiile teoretice. O schimbare anormală a periheliului lui Mercur, descoperită în 1859, i-a determinat pe astronomi să caute o planetă ipotetică Vulcan pe orbita celui mai mic membru al familiei planetare.
Această sarcină a fost foarte dificilă din cauza strălucirii lumina soarelui. Mulți oameni de știință au confundat petele întunecate de pe Soare cu misteriosul Vulcan.
Problema a fost rezolvată abia în 1915 datorită teorie generală relativitatea (GTR) de Einstein. Datorită ajustărilor făcute de Relativitatea Generală la calculele orbitei lui Mercur, nevoia unei planete suplimentare a dispărut.
Phaeton
Descoperirea celui de-al doilea mare asteroid, Pallas, pe anul urmator după descoperirea lui Ceres, l-a determinat pe astronomul german Heinrich Olbers să sugereze că ambii asteroizi erau fragmente ale unei planete antice distruse de o coliziune cu o cometă.
Dar, în acest caz, între orbitele lui Marte și Jupiter ar fi trebuit să existe mult mai multe fragmente din planeta distrusă. Descoperirea lui Juno și Vesta câțiva ani mai târziu a confirmat această ipoteză. Planeta antică a fost botezată Phaeton în onoarea fiului mitologic al zeului Soare, care s-a prăbușit în carul tatălui său.
Cu toate acestea, masa tuturor corpurilor din centura de asteroizi este prea mică pentru o planetă. În plus, asteroizii înșiși sunt foarte diferiți unul de celălalt, așa că majoritatea oamenilor de știință cred că centura de asteroizi s-a format ca urmare a atracției de fragmente mici.
Planeta V
O altă planetă ipotetică care ar fi trebuit să existe acum 4 miliarde de ani între centura de asteroizi și Marte. A fost prezis de specialiștii NASA Jack Lisso și John Chambers.
Conform calculelor lor, orbita planetei V a fost extrem de instabilă și excentrică. Cea de-a cincea planetă ar fi trebuit să moară ca urmare a bombardamentului cu meteoriți, căzând în cele din urmă în Soare. Cu toate acestea, moartea sa nu are nimic de-a face cu formarea centurii de asteroizi.
Impresia artistică a planetei de la suprafață
Al cincilea gigant gazos
Una dintre explicațiile pentru bombardamentul cu meteoriți, care a avut ca rezultat formarea multor cratere pe Lună, precum și pe mai multe planete, este oferită de așa-numitul model de la Nisa (a fost dezvoltat în celebrul oraș de pe Cote d' Azur al Franței).
Conform acestui model, orbitele giganților gazoși exteriori - Saturn, Uranus și Neptun - au fost inițial mult mai mici. După ce discul protoplanetar de gaz s-a disipat, aceste planete s-au mutat în pozițiile lor actuale.
Migrația planetară explică cu succes multe fenomene descoperite în sistemul solar, dar necesită un gigant gazos suplimentar pentru a se produce. Potrivit oamenilor de știință, ca urmare a cataclismelor cosmice, Planeta V a fost în cele din urmă aruncată din sistemul solar.
Conform acestei teorii, Theia s-a format în urmă cu 4,6 miliarde de ani, ca și alte planete din Sistemul Solar, și avea dimensiuni similare cu Marte.
Vezi si
Scrieți o recenzie despre articolul „Theia (planeta ipotetică)”
Note
Pentru a îmbunătăți acest articol despre astronomie, este de dorit:
|
| |||||||||||||||||||||||||||||
