Egy kozmikus katasztrófa, ami megváltoztatta a Földet

Eredeti légkörének 10-60 százalékát veszíthette el az ősi Föld abban a 4,5 milliárd évvel ezelőtti óriásütközésben, amelynek hatására a Hold kialakult.

A Durhami Egyetem (Egyesült Királyság) legújabb kutatása azt firtatja, hogyan határozhatta meg a megaütközés pontos típusa a légkörveszteség mértékét. A kutatók szuperszámítógépeken több mint 300 szimulációt futtattak le, hogy modellezzék egy vékony atmoszférával rendelkező kőzetbolygó – speciálisan a Föld, de általánosabban bármely hasonló bolygó – és egy nagy tömegű ütközési partner egymásba csapódásának különböző forgatókönyveit.

Eredményeik nyomán a tudósok új és az eddigieknél pontosabb módját találták annak, hogy megjósolják a különböző sajátságú kőzetbolygók és változatos becsapódási partnerek ütközése nyomán fellépő légkörveszteséget. Az így kialakított modellnek bizonyára hasznát veszik majd azok a csillagászok, akik a Hold eredetét, vagy tágabb összefüggésben az óriásütközések dinamikáját kutatják.

Az Astrophysical Journal Letters című folyóiratban közölt publikációból az is kiderül, hogy a fiatal bolygók és más nagy tömegű partnerek ütközésekor a partner is jelentős hozzájárulást adhat a formálódó bolygó légköréhez, ha maga is számottevő mennyiségű légkört hordozott a becsapódás előtt.

Forrás: Leemage/Ron Miller

Óriásütközés

A leginkább elfogadott nézet szerint a Hold mintegy 4,5 milliárd évvel ezelőtt alakult ki egy olyan gigantikus ütközés során, melyben a korai Földet egy Mars méretű égitest találta telibe. A Theia nevű exbolygó becsapódása nyomán a két ütköző égitest kérge forró gőzzé válva fröcskölt szét a világűrbe.

Utóbb a gravitáció összeterelte az űrbe kilökődött anyagfoszlányokat, s létrehozta az anyabolygójához képest legnagyobb holdat a Naprendszerben.

Bár ma ez tűnik a tudományosan leginkább alátámasztott teóriának, az idők során egyéb elképzelések is születtek égi kísérőnk eredetét illetően. Volt, aki úgy gondolta, hogy a Hold eredetileg másutt, talán a Vénusz körül formálódott, és a Föld tömegvonzása csak később ejtette fogságba. Charles Darwin fia, George ezzel szemben azzal állt elő, hogy a Hold a gyorsan forgó korai Föld olvadt anyagából szakadhatott ki. Megint mások úgy vélték, hogy a Hold a Földdel párhuzamosan, ugyanazon gáz- és porszemcsék, vagy éppen planetezimálisok – nagyobbacska bolygó-előfutárok – összecsapódásából állhatott össze.

Forrás: AFP/EDUARD MUZHEVSKYI

Nem mindegy, mikor ütköznek

Mivel e konkurens elméletek egyike sem számol el olyan sikeresen a megfigyelésekkel és tényekkel, mint az óriásütközés-hipotézis, manapság ez utóbbi elmélet az uralkodó, de a Hold kialakulásának részleteit mindmáig homály fedi. „A Hold keletkezésének pontos körülményei és a korai Földet érintő óriásbecsapódás további következményei olyan rejtélyt jelentenek, amelynek megfejtésén még ma is keményen dolgoznak a tudósok – szögezte le Jacob Kegerreis, a Durhami Egyetem Számítógépes Kozmológiai Intézetének munkatársa és a cikk vezető szerzője. – Több száz lehetséges forgatókönyvet lefuttattunk a legkülönbözőbb ütköző égitestekkel, s a szimulációk azt mutatták, hogy az ütközésnek a különféle hatótényezőktől – így a becsapódás szögétől és sebességétől, valamint az ütköző bolygók méretétől – függően sokféle kimenetele lehet a bolygó légkörére nézve. Bár a számítógépes szimulációk nem derítettek fényt közvetlenül a Hold keletkezésének mikéntjére, az ütközésnek a földi légkörre gyakorolt hatása alapján le lehetett szűkíteni a szóba jöhető lehetőségeket, és ez hozzásegített minket legközelibb égi társunk jobb megértéséhez."

A Durhami Egyetem kutatói az idei év folyamán már közreadtak egy kevésbé kidolgozott tanulmányt arról, milyen sokféle következménnyel bírhatnak a bolygókeletkezés kései stádiumára jellemző óriásbecsapódások a fiatal bolygóra és a légkörére nézve. A korábbi közleményben annak lehetőségeit vizsgálták, ahogy a különböző szögekben és sebességgel becsapódó objektumok az űrbe lökhetik a vékony atmoszférával rendelkező bolygók légkörét. A mostani cikk a lehetséges ütközések jóval szélesebb körét elemzi, amennyiben a modell a becsapódó égitest méretét, tömegét, sebességét és becsapódási szögét is figyelembe veszi, valamint bekombinálja az ütköző objektum sűrűségét és összetételét (vas, kőzet, vagy vegyesen mindkettő).

Forrás: AFP

A szimulációk látványosan megmutatták, mennyire különbözhet az ütközés kimenetele attól függően, hogy e változók milyen értékeket vesznek fel.

A becsapódást elszenvedő bolygó olykor többletlégkörhöz jutott, olykor viszont veszített a sajátjából; sőt, bizonyos körülmények között totálisan megsemmisült.

„A bolygóütközés-szimulációk e széles palettája remek rálátást enged a becsapódások szerepére a Föld-szerű exobolygók evolúciójában" – tette hozzá Luis Teodoro, a Glasgow-i Egyetem Fizika és Csillagászat Tanszékének munkatársa és a cikk társszerzője.