Լուսինը կարող էր առաջանալ ոչ թե ամիսների կամ տարիների ընթացքում, այլ ընդամենը մի քանի ժամում՝ երիտասարդ Երկրի և Մարսի չափի մոլորակի հսկայական բախումից հետո։ Այդ եզրակացությանն են եկել գիտնականները, որոնք իրականացրել են Լուսնի ձևավորման ամենամանրամասն համակարգչային մոդելավորումներից մի քանիսը։ Հաշվարկներում առաջին անգամ այսպիսի մասշտաբով ներառվել են բախվող մարմինների ներքին շերտերի ջերմաստիճանն ու ամրությունը։

Ամեն ինչ կախված էր նրանից, թե որքան տաք էր Թեյան

Լուսնի ծագման ամենատարածված վարկածը ենթադրում է, որ մոտ 4,5 միլիարդ տարի առաջ Երկիրը բախվել է մոտավորապես Մարսի չափի նախամոլորակի, որին անվանում են Թեյա։ Հարվածը կործանել է Թեյան, նրա երկաթե միջուկի զգալի մասը սուզվել է Երկրի մեջ, իսկ մեր մոլորակի շուրջը ձևավորվել է շիկացած բեկորների օղակ։ Հետագայում հենց այս նյութից էլ ձևավորվել է Լուսինը։

Սակայն գիտնականները մինչ այժմ վիճում են, թե որքան ժամանակ է տևել այս գործընթացը։ Որոշ մոդելներ ցույց էին տալիս, որ բեկորային սկավառակը կարող էր բավական երկար գոյություն ունենալ՝ աստիճանաբար հավաքվելով արբանյակի։ Մյուսները, մասնավորապես 2022 թվականին NASA-ի մոդելավորման արդյունքում առաջարկվածները, թույլ էին տալիս շատ ավելի սրընթաց սցենար՝ Լուսնի ձևավորում ընդամենը մի քանի ժամում։

Southwest Research Institute-ի Ադին Դենտոնի թիմի իրականացրած նոր հետազոտությունը օգնում է հասկանալ, թե ինչից կարող էր կախված լինել բախման ելքը։

Պարզվել է, որ կարևոր դեր է խաղացել Թեյայի ջերմաստիճանը։ Երիտասարդ մոլորակները ձևավորումից կարճ ժամանակ անց զգալիորեն ավելի տաք էին, քան ժամանակակիցները։ Իսկ տաք ապարը ավելի թույլ է, քան սառը ապարը, և բախման ժամանակ ավելի հեշտ է դեֆորմացվում։

Սա ազդում է այն բանի վրա, թե որքան էներգիա և իմպուլս է մոլորակը կլանում հարվածի ժամանակ, և ինչ կերպ է ցրվում դրա նյութը։

Հինգ ժամ՝ և արբանյակն արդեն ձևավորված է

Հետազոտողները անցկացրել են մի շարք սիմուլյացիաներ՝ Երկրի և Թեյայի ներքին շերտերի տարբեր ջերմաստիճաններով։ Եթե բախումը տեղի էր ունեցել համեմատաբար ուշ, երբ Թեյան արդեն հասցրել էր սառչել՝ մոլորակների ձևավորումից մոտ 100–150 միլիոն տարի անց, ապա այն ավելի ամուր էր։

Այդ դեպքում Թեյայի զգալի մասը կարող էր վերապրել բախումը, խառնվել Երկրին, իսկ արտանետված նյութը ձևավորել էր սկավառակ, որից Լուսինը աստիճանաբար հավաքվում էր։

Բայց ավելի վաղ բախման դեպքում իրավիճակը փոխվում էր։

Եթե Թեյան բախվել էր Երկրին մոլորակների ձևավորումից 60 միլիոն տարուց էլ քիչ անց և մնում էր բավական տաք, այն կարող էր գրեթե ամբողջությամբ քայքայվել։ Այդ ժամանակ Երկրի շուրջը ձևավորվում էր հսկայական քանակությամբ բեկորներ, որոնցից արբանյակը կարող էր հավաքվել չափազանց արագ։

Մոդելավորման տարբերակներից մեկում հետազոտողները օգտագործել են այնպիսի պարամետրեր, որոնք մոտ էին հսկայական բախման սկզբնական մոդելներում կիրառվածներին։ Արդյունքում հարվածից մոտ հինգ ժամ անց սիմուլյացիայում արդեն հայտնվում էր ձևավորված Լուսին։

Սա չի նշանակում, որ գիտնականները հաստատել են իրական Լուսնի ձևավորման ճշգրիտ տևողությունը։ Խոսքը հնարավոր սցենարի մասին է, որը կախված է բախման պահին Երկրի և Թեյայի ջերմաստիճանից։

Այդ դեպքում ինչի՞ց է կազմված Լուսինը

Մոդելավորումը տալիս է ևս մեկ հետաքրքիր արդյունք։ Երկու սցենարներում էլ Լուսնի նյութի հիմնական մասը ծագում է Թեյայի մանտիայից, մինչդեռ երիտասարդ Երկրի մանտիայի նյութը կազմում է միայն փոքր բաժին։

Սա խնդիր է ստեղծում. Լուսնի կազմը շատ առումներով նման է երկրային մանտիայի կազմին։ Եթե արբանյակը իսկապես հիմնականում ձևավորվել է մեկ այլ մոլորակի նյութից, ապա նման նմանությունը լրացուցիչ բացատրություն է պահանջում։

Իզոտոպային չափումները նույնպես ցույց են տալիս տարբերություններ, որոնք գործող մոդելները դեռևս չեն կարող լիովին վերարտադրել։ Այդ պատճառով նոր մոդելավորումը չի փակում Լուսնի ծագման հարցը, այլ, ավելի շուտ, հավասարման մեջ ավելացնում է ևս մեկ փոփոխական՝ Երկրի և Թեյայի ջերմային վիճակը։

Միևնույն ժամանակ ժամանակակից Լուսնի ֆիզիկական հատկությունները, ներառյալ, հնարավոր է, ցնդող նյութերի պարունակությունը, կարող են պահպանել տեղեկատվություն այն մասին, թե որքան տաք էին Երկիրն ու Թեյան բախման պահին։ Սա տեսականորեն կարող է օգնել գիտնականներին ավելի ճշգրիտ որոշել, թե կոնկրետ երբ է տեղի ունեցել հսկայական հարվածը։

Ինչ է սա նշանակում այլ մոլորակների շուրջ լուսինների որոնման համար

Նոր սցենարը հետևանքներ ունի նաև այլ մոլորակային համակարգերի ուսումնասիրության համար։

Եթե արբանյակը իսկապես կարող է ձևավորվել ընդամենը մի քանի ժամում, ապա երիտասարդ երկրանման էկզոմոլորակների շուրջ բախումից հետո մնացած բեկորային սկավառակներ որոնելը կարող է գործնականում անիմաստ լինել։ Այդպիսի սկավառակը գոյություն ունի չափազանց կարճ ժամանակ, որպեսզի այն հեշտությամբ հայտնաբերվի։

Գազային հսկաների դեպքում իրավիճակն այլ է։ Նրանց արբանյակները ձևավորվում են ոչ թե հսկայական բախման արդյունքում, այլ հենց մոլորակի ձևավորումից հետո մնացած նյութից։ Այդ պատճառով համապատասխան սկավառակները կարող են գոյություն ունենալ զգալիորեն ավելի երկար։

Այսպիսով, նոր մոդելավորումը առաջարկում է ոչ միայն մեր Լուսնի ծննդի անսովոր տարբերակ, այլև բացատրություն, թե ինչու նման գործընթացների հետքերը մյուս մոլորակների շուրջ կարող են այնքան դժվար նկատելի լինել։

Հետազոտությունը հրապարակվել է սեպտեմբերի 1-ին The Astrophysical Journal Letters-ում։