Back to site
Since 2004, our University project has become the Internet's most widespread web hosting directory. Here we like to talk a lot about web development, networking and server security. It is, after all, our expertise. To make things better we've launched this science section with the free access to educational resources and important scientific material translated to different languages.

Паходжання Месяца

Апалон-11 Да Апалон-11 у 380000 км падарожжа геалагічнай гісторыі Месяца было цалкам заснавана на здагадках і назіранняў запісаў. Цэлым місіі Apollo аднавіць 382 кілаграмаў месяца матэрыялу з шасці участкаў і створаны масіва сейсмічных станцый вакол пасадкавых пляцовак.

Г. Джэфры Тэйлар і Ўільям К. Харман ў 1984 годзе арганізаваў канферэнцыю, каб абмеркаваць першыя вынікі на новых дадзеных Месяца. Да таго часу, канферэнцыя была скончаная, агульная быў дасягнуты кансэнсус аб найбольш верагодным паходжанне Месяца: "гіганцкі тэорыі ўздзеяння".

Гэтая тэорыя была не зусім новая: Болдуін і Вільгельм прапанаваў у 1946 годзе, што Месяц сфарміравалася ў выніку слізгальнага ўздзеяння планеты памеру аб'екта ад Зямлі.

Яшчэ да таго, што лорд Кельвін сцвярджаў, што "калі дзве вялікія масы прыходзяць у сутыкненне ў космасе, ён упэўнены, што вялікая частка кожнага плавіцца" (1908).

У 1975 годзе Дэвіс і Хартманн быў расследаванне насельніцтва планетезималей блізка да арбіты Зямлі рана і зразумеў, што многія буйныя органы, магчыма, памер або нават больш масіўным, чым Марс, магчыма, быў вандроўны паблізу нашай маладой плянэтай. З-за аднаго або некалькіх такіх сутыкненняў, некаторыя смецця былі выкінутыя на арбіту вакол планеты. На працягу ўсяго за 100 гадоў гэты смецце можа аб'ядналіся ў планетарнае цела.

Да цяперашняга часу гэтая тэорыя задаволеныя больш, чым любыя іншыя розныя астранамічныя і геахімічныя абмежаванні патрабуецца назіраных фактаў аб Месяцы.

З тых часоў міждысцыплінарных даследчых намаганняў была накіравана на мяркуючы гэтай тэорыі ў строгай навуковай аснове. Характэрна Камерон, Уорд, Benz, і многія іншыя даследчыкі спрабавалі вырашаць розныя праблемы ў гэтай мадэлі асабліва праблемы, звязанай з кутняга бюджэту імпульсу.

Карыстаючыся ростам магутнасці кампутараў і больш дакладныя мадэлі праграмнага забеспячэння, навукоўцы пачалі мадэлявання розных дынамічных сцэнарыяў лік сутыкненняў гіпотэз адказаць на некаторыя пытанні, але і пастаноўку некаторых складаных новых.

Паняцце сістэмы Зямля-Месяц быць асаблівым і унікальным улічваючы яго амаль у два разы-планета характару 1 можа нарадзіцца з-за адсутнасці падыходных параўнанняў.

  1. Меркурый і Венера, верагодна, якія пацярпелі ў іх фармаванні сонечнымі прылівамі.
  2. Каменя і лёду кампанента Юпітэра стаўленне яго масы спадарожнікавай сістэмы не нашмат менш, чым Зямля і Месяц адносіны.

Перад тым як дэталёвы погляд на альтэрнатыўныя мадэлі месяцовага паходжання, варта коратка апошнія дадзеныя назіранняў на нашым спадарожніку.


Масавая хіміі

Месяцовы магмы хіміі акіяна Вельмі верагодна, што ранняй гісторыі Месяца ўключаны адукацыю магмы акіяна і наступнага развіцця анортозитовой кумулатов. Гэта анортозитовой кары затым ўварваліся базит магмы, якое крышталізуецца ў форме высакагор'е магнезиальных месяцовага Suite 2.

Для цела памерам і шчыльнасцю 5 Месяца, выводзіцца маса павінна быць не менш за 10% менш, чым адзін з аналагічнага памеру сферы фарміруецца з Мяркуецца, касмічнае Mg/Fe і Mg/Si адносіны. Нават змены суадносін камбінаваных кіслароду і з улікам розных формаў жалеза, то ёсць металу, вокісу або замяніўшы ў Mg сілікатаў, ён па-ранейшаму відавочна, што Месяц была сфарміравана альбо ў анеміяй асяроддзя 6 або непасрэдна з матэрыялу, які ўжо збедненых жалеза.

На Зямлі ціску на глыбіні 200-300 км у прымітыўных акіян магмы (на 70-100 кбар) выклікала б граната да супрацоўніцтва асадак з оливином выклікаючы знясіленне цяжкіх РЗЭ.

РЗЭ адносна ўзбагачэння 9 у Марыя паказвае, што іх магмообразования паўстала ў моцна аднаўленчых умовах і што плагиоклаз адсутнічаў у сваіх рэгіёнах крыніца. Да выдалення плагиоклаза кампанента з зыходнай вобласці Марыі базальтаў тлумачыць, Чаму Еўропа РЗЭ замест сур'ёзна знясіленыя 10.

Voyager выявы Зямлі і Месяца, 1977

Адрозненні ў складзе ніжняй мантыі Месяца паказвае вышэй FeO і SiO 2, чым ўтрыманне мантыі Зямлі. Крыніца рэгіёнаў кабыла базальтавага таксама могуць мець больш высокую долю MnO і Cr 2 O 3


Магчымыя тлумачэння:

На Зямлі ранняе адукацыю праз дыферэнцыяцыю асноўных выклікана моцнай канвекцыі ў мантыі і яго плаўлення да глыбіні 200-400 км фарміравання глыбокіх ультраасноўных акіяна магмы. Некалькі удараў планетезималей да шырокіх крышталізацыі (такім чынам, неўзабаве пасля фарміравання ядра Зямлі) бы выпараецца і выкідваецца матэрыял, над Roche 11 мяжы форме moonlets і ў канчатковым рахунку Матэрыял, высакагор'е сістэмы (пасля фракцыянавання).

Такім чынам, гэты зямной акіян магмы ультраасноўных было б дамінуюць фракцыйнай крышталізацыі у выніку падзелу оливина, гэта прывяло б да складу багацей FeO, SiO 2, MnO і Cr 2 O 3 і значна бядней (напалову) у Ni. Вялікі ўплыў на дадзеным этапе прывяло б да фарміравання значнага ядра Месяца з аналагічным выснову склад крыніцы рэгіёнаў кабыла базальтаў.

Гэта вялікія ядра будзе, чым прыцягнуць і кансалідаваць іншых раней moonlets ў форме месяцовага верхняй мантыі. Тады гэта заняло б каля 100 гадоў для верхняй мантыі, каб расплавіць і адрозніваць, што прыводзіць да фарміравання месячнай кары.

Лятучыя знясіленне

верхняй мантыі Зямлі высільваюцца ў лятучых ў параўнанні з першапачатковай склад дыска, як імглістасці з пылу і газу. Тым не менш знясілення карціны Месяца распаўсюджваецца на многія лятучых элементаў у сувязі з C1 хондритов, звычайныя хондриты і мантыі Зямлі.

Возьмем, да прыкладу адноснага ўтрыманьня асобных лятучых і тугаплаўкіх элементаў у зямных і месяцовых базальтаў 12 (табл. 2):

Табліца 2.

Элемент

СТАЎЛЕННЕ распаўсюджанасць
Месяц-Зямля

вогнетрывалыя (паўторна)
лятучых (VO)

Barium (Ba)

6.0

Re >1300 K

Uranium (U)

5.0

Re >1300 K

Thorium (Th)

4.2

Re >1300 K

Titanium (Ti)

2.0

Re >1300 K

Iridium (Ir)

1.1x10-1

Re >1300 K

Sulphur (S)

4.4

Vo 1300-600 K

Gallium (Ga)

3.0x10-1

Vo 1300-600 K

Copper (Cu)

1.1x10-1

Vo 1300-600 K

Sodium (Na)

8.0x10-2

Vo 1300-600 K

Germanium (Ge)

6.9x10-2

Vo 1300-600 K

Potassium (K)

6.5x10-2

Vo 1300-600 K

Rubidium (Rb)

3.5x10-2

Vo 1300-600 K

Zinc (Zn)

8.5x10-3

Vo 1300-600 K

Bismuth (Bi)

11.5x10-3

Vo <600 K

Lead (Pb)

9.0x10-2

Vo <600 K

Indium (In)

3.8x10-2

Vo <600 K


Тое, што здаецца зусім ясна, што ў цэлым Месяц збеднены лятучымі і абагачаны тугаплаўкія элементы.

Любая гіпотэза, што можа вытрымліваюць крытыкі аб паходжанні спадарожніка Месяца патрабуе, каб выбарачна recondensed з арыгінальнага матэрыялу ў абставіны, пры якіх лятучых былі страчаныя.

Памер Месяца і яе абмежаваныя гравітацыі павінны скідаць з рахункаў у якасці прычын для гэтага працэсу з улікам зноў набытых гео-хімічных ведаў падобных памераў плянэтных тэл (г.зн. Іа мае істотнае лятучага кампанента 13).

Знясіленне асобных элементаў, такіх як Sb і Ge на Месяцы можа быць змадэляваная з-за адсутнасці металічнага жалеза ў-переконденсации фазы улетучивания.

Бягучыя даследаванні і нядаўна атрыманыя дадзеныя паказваюць, што ацэнкі ступені знясілення лятучых можа быць няправільным у сувязі з магчымасцю лятучых ўзбагачэнні глыбінь ў нетрах Месяца.

Акрамя таго ацэнак, заснаваным на пикритового акуляры выснову вышэй Li/Be суадносіны аб'ёмных Месяца, чым меркавалася, з месячных базальтаў. Гэта будзе азначаць, што асноўная маса Месяца менш, чым раней вогнетрывалых разлічваецца ад Li/Be дадзеных і падыходы валавога складу Зямлі 14.

У цэлым, як высакагор'е і Марыя парод маюць падобныя адносіны лятучых/нелетучих элементаў (такіх як K/Zr).

Сидерофильных элементаў 15.

Багацце сидерофильных элементаў Fe, Ni, Co, W і P аналагічныя (у межах прыкладна ў два разы) у краінах з нізкім Ti кабыла базальтаў, бацькоўскія (PLC) магмы ў месячнай кары і ў зямных акіянічных толеитов. Cu, Ga, S і Se, дзе таксама ўстаноўлена, што адны і тыя ж падабенства ў гэтых трох розных умовах (пасля прыняцця да ўвагі знясіленне выклікана няўстойлівасцю).

Знясіленне W і P ў мантыі Зямлі і большасці іншых элементаў сидерофильных ў параўнанні з PSN, можна растлумачыць іх льготнага ўступлення ў металічнай фазе жалеза, што паасобнае сфарміраваць ядро.

Тым не менш, некаторыя элементы сидерофильных - Ni, Co, Cu, Au, Ir і Rh - знаходзяцца ў мантыі ў больш высокіх канцэнтрацыях, чым чакалася, 16 (у залежнасці ад мадэлі, якую прыхільнікі падзелу ва ўмовах раўнавагі і нізкага ціску ў жалезістых металічных фаза).

Гэтыя разыходжанні могуць быць прадуктам колькасць працэсаў, двума найбольш важнымі з якіх з'яўляюцца змены ў металічным/сілікатных каэфіцыентаў размеркавання з-за прысутнасці элементаў з нізкім атамным вагой (магчыма, кіслароду або серы) у рамках падзелу асноўных і высокай цісках ў глыбіні Зямлі 17. Гэты працэс цяжка ўжыць да Месяца ў сілу сваёй жалеза знясілення; ядро ??Месяца, калі яны прысутнічаюць на ўсіх, толькі 2% ад масы Месяца супраць 32,5% на Зямлі. Акрамя таго абавязковыя палі ціску на Месяцы толькі 47 кбар, у параўнанні з 3900 кбар ўнутры нашай планеты.

На дадзены момант падабенства сидерофильных адносін як у Зямлі і Месяцы сталі вельмі важнымі для разумення паходжання апошняга.

Існуе не працаздольнай мадэлі, якая прадугледжвае падзелы і фракцыянавання гэтых элементаў у рамках першапачатковай імглістасці. Мы павінны заключыць, што гэтыя тыпу адноснага багацця сидерофильных элементаў, як правіла, наземнага паходжання.


Розныя мадэлі Месяца паходжання


Шэраг мадэляў быў распрацаваны да апошніх тэорыі гіганцкіх ўздзеяння. Большасць з іх абсталяваны шэраг прамых і ўскосных назіранняў, але таксама пакінула занадта шмат пытанняў без адказу. Важна мець на ўвазе, што мы набываем новых дадзеных і ўдакладнення існуючых мадэляў, мы павінны прыняць пад увагу так шмат пераменных і розныя сцэнарыі, якія ўключаюць комплекс дынамічных планетарных узаемадзеянняў і гео-хімічных працэсаў, у канчатковым рахунку, любы новай і старой гіпотэзы павінны растлумачыць усе фактычныя і будучыя фізічнай рэальнасці на Зямлі і на Месяцы.

Мы збіраемся, каб паглядзець на колькасць розных тэорый аб паходжанні Месяца, і мы будзем звяртаць асаблівую ўвагу на адзін удар гіпотэзы, мадэлі найбольш ўзгодненых ў навуковым супольнасці.


Захоп Гіпотэза


Захоп Месяца Зямлі? Найбольш праблематычным з старых мадэляў быў захоп гіпотэзы. Ідэя заключаецца ў тым ранняй Зямлі захапілі цалкам сфармаваны месяца, што занадта блізка да нашай планеце.

Гэта было неўзабаве зразумеў, што дзве асноўныя праблемы падарвалі гэтай мадэлі: па-першае крайняй непадобнасці, што правільныя дынамічныя і гравітацыйнага абставінах адбылося б, па-другое, месяцовых узораў паказаў, што Зямля і Месяц маюць аналагічныя колькасці ізатопаў кіслароду, што сведчыць аб блізкім сваяцтве.

У пачатку фарміравання і гарманічных кандэнсацыя сонечнай імглістасці, аб'ектаў да масавага падобныя на Марсе былі зрослыя і ўзяты ў палон больш масіўныя прота-планет. Аднак як тэарэтычных мадэляў (Сафронаў) і камп'ютэрнага мадэлявання паказваюць надзвычай непадобнасць ад захопу сцэнар для цела масай малады Зямлі (каля 2/3 сучасных памераў, калі Месяц з'явілася на свет). Асноўныя тэарэтычныя перашкоды высокая хуткасць сустрэчы (як правіла, некалькі кіламетраў у секунду) і патрабуецца диссипации кінэтычнай энергіі спадарожніка.

Адзін з магчымых сцэнараў мяркуе паступовае і прагрэсіўнае запаволенне хуткасці прота-спадарожніка. Гэта вельмі малаверагодна, паколькі ён не ўлічвае гвалтоўных асяроддзя ў той час, калі іншыя больш ці менш масіўныя цела выклікала б некогерентного рассеяння і шырока распаўсюджанай. Гэта ў канчатковым выніку прывялі да павелічэння хуткасці, а не памяншацца.

Наказава і інш (1983) прапанаваў, каб газ перацягнуць дапамагло б гравітацыйна аб'яднання двух органаў, але зноў жа, гэтая мадэль таксама патрабуе вельмі малой хуткасці сустрэчы. Акрамя таго, гэты тоўсты канверт газу павінны быць страчана вельмі хутка інакш месяца б, нарэшце, спіралі ўнутр і зрослыя на Зямлі.

У канчатковым рахунку гэтая мадэль не тлумачыць аналагічным-хімічных доказаў GEO (напрыклад, аналагічны D 18 Стаўленне O) ад Зямлі і Месяца, якая паказвае на агульнае паходжанне ў сонечнай імглістасці, мяркуючы, блізкім сваяцтве.


Дзяленне Гіпотэза


Дзяленне гіпотэзы Дзялення гіпотэзы прадстаўлены менш, але ўсё яшчэ фундаментальных праблем. Згодна з гэтай тэорыі, упершыню прапанаванай 100 гадоў таму Джордж Дарвін, пасля фарміравання яго асноўных ранняй Зямлі круцілася так хутка, што ўтворыцца бачных выпукласць на экватары. У рэшце рэшт значны кавалак матэрыялу быў скінуты на арбіту. На жаль, разлікі паказалі, што для Зямлі мець неабходныя цэнтрабежнай сілы было б верціцца раз кожныя 2,5 гадзіны. Павольнае назапашванне пылу на ранніх этапах паходжання Зямлі не можа растлумачыць такія спіна. Нават бесперапыннай бамбардзіроўцы планетезималей б асераднёны сябе ў доўгатэрміновай перспектыве. Акрамя таго нахілу арбіты Месяца не ў экватарыяльнай плоскасці Зямлі (хоць некаторыя даследчыкі не выключаюць, паслядоўных "міграцыі" у цяперашні час арбіты).

Гэтая мадэль улічвае нізкую шчыльнасць Месяца, маючы на ??ўвазе малога металічнага ядра (калі наогул). Расшчэпленых месяца будзе складацца галоўным чынам з мантыі Зямлі. Яна таксама, здаецца, растлумачыць сидерофильных знясілення элемента размяшчэння "нікель Месяца ў ядры Зямлі" (Рингвуд, 1979). Нікель, быўшы больш сидерофильных, чым жалеза, калі зрослыя з касмічных кампанентаў, павінны быць заключаны ў асноўны Месяца радыусу. Гэта ідзе ў разрэз з значэння шчыльнасці і інэрцыі абмежаванняў, якія абмяжоўваюць металічны стрыжань з радыусам менш за 400 км.

Акрамя таго, калі б Месяц была прыйсці ў быццё як "кавалак" з мантыі, яе пароды павінны былі б ўтрымоўваць больш нікеля, а менш за іншых элементаў сидерофильных ў сувязі з тым, што пры Зямлі ўтвараецца яна не дасягаецца поўнае раўнавагу. Акрамя таго, акрамя аналагічных багацце ізатопаў кіслароду, Зямлі і Месяца розныя і ў многіх іншых уласцівасцяў гео-хімічных. Напрыклад не толькі Месяц значна ніжэй канцэнтрацыя шматлікіх лятучых элементаў па адносінах да мантыі Зямлі, але гэта таксама сур'ёзна знясіленыя некаторых асноўных лятучых такія як калій і натрый (гл. аб'ёмных хіміі вышэй для больш падрабязнай інфармацыі). На іншым канцы аказваецца, што вогнеўпораў, такіх як алюміній, кальцый, торыя, урана і рэдказямельных элементаў прысутнічае на Месяцы ў канцэнтрацыі да 50 працэнтаў вышэй, чым у аб'ёме Сілікатная Зямлі.

Дадатковая цяжкасць гэтай мадэлі з'яўляецца неадпаведнасць паміж стаўленнем вокіслаў жалеза і магнію аксід, каля 10 працэнтаў вышэй, на Месяцы, чым у зямной кары і мантыі.

Усяго, калі месяцовага інтэр'еру і мантыі Зямлі доля агульнае паходжанне можна было б чакаць лавы прэсаваныя з мантыі (у супастаўных тэктанічных асяроддзяў), якія будуць вельмі падобныя. Многія адрозненні назіраюцца зрабіць гэтую гіпотэзу вельмі непажаданым.

Earthrise Гэтая гіпотэза спрабуе ліквідаваць некаторыя цяжкасці, звязаныя з дзяленнем, камбінуючы элементы з абодвух падвойнай плянэтай і дзялення тэорый.

Згодна з гэтай мадэлі Зямлі пачаў абрастаць на працягу кароткага часу ад сонечнай імглістасці з агульнай CC1 складу. Як Зямлі вырасла ў памерах, вага пачаў гуляць важную ролю на энерговыделение якія ўплываюць органаў. Зыходзячы з гэтага тэмпература паверхні падышоў 2000? C у завяршальнай стадыі выпарэнне ўваходзяць аб'ектаў. Паколькі гэтая кропка аднаўлення жалеза з аксіду металу выпусцілі вялікіх колькасцяў вадароду і вокісу вуглярода ў выніку шчыльнай атмасферай, якая таксама ўключаная паміж 10 і 20% выпараюцца silicates.These б кандэнсуецца і ўтворыцца кальцо вакол Зямлі. Лятучыя рэчывы і газы былі б змеценыя ранняга інтэнсіўнага сонечнага выпраменьвання. Рэшткавага матэрыялу абагачаны тугаплаўкіх элементаў (з якіх металічнай фазы, магчыма, ужо падзеленых) і збедненай лятучымі і сидерофильных элементаў застанецца ззаду.

Öaut; Пік (1955) сфармуляваў мадэль, якая прадказала кандэнсацыі Месяца ад такога кальца. Як Месяц расла ў памерах, гравітацыйна прыкметны больш аб'ектаў, якія б прывялі да цяжкіх кратэраў ў верхняй нагор'я. Апошні этап будзе дасягнулі канчатковага захопу буйных аб'ектаў (50-100 км), якія б паўплывалі на новастворанай літасферы і вытворчасці гіганцкіх кольчата басейнаў.

Гіпотэза ападкаў па-ранейшаму не дае здавальняючага адказу на дынамічнай задачы.


Падвойная планета (аккреции) Гіпотэза


Аккреция гіпотэзы Нарэшце падвойная планета гіпотэза сцвярджае, што Зямля і Месяц сфармавалася адначасова з воблакам газу і пылу.

Рускол (1960) удакладніў, што, калі два планетезимали сутыкаюцца ў сферы гара планеты некаторыя з смецця трапляе ў арбіту з-за іх высокага кутняга моманту і нізкай унутранай энергіяй. У рэшце рэшт гэты смецце формы дыска ў экватарыяльнай плоскасці, што сілкуецца сутыкненняў часціц з уваходных планетезималей. Калі асноўныя душа фазы складу, спадарожнікі рознага памеру могуць стаць па-за мяжы Роша.

На жаль, гэтыя ізноў зрослыя органаў будзе наступны ж цеплавой эвалюцыі, як Зямля, гэта значыць тэмпература ніколі не будзе дастаткова гарачым, каб для агульнага расплаву, па меншай меры месячнай мантыі (фарміраванне ўзоры першапачатковага "магмы акіян"). Акрамя таго, ёсць асноўная праблема з крытычнай колькасць і маса планетезималей (Стывенсан і інш, 1986) для гэтай мадэлі на працу.

Гэтая мадэль не можа растлумачыць, прадставіць 5? 09 'нахілу лунной арбіты да плоскасці экліптыкі. Калі Месяц сфарміравалася блізка да Зямлі, ён бы круціцца вакол экватарыяльнай плоскасці. З іншага боку, калі яна фармуецца далей ён павінен арбіту плоскасці экліптыкі.

Акрамя таго, цяжка растлумачыць, чаму Зямля ў 1,6 раза шчыльней, чым яго спадарожнік 18, улічваючы, што два целы былі сфармаваныя ў той жа час з той жа галіне сонечнай імглістасці.

Відавочнай праблемай задаецца месяцовага знясілення Fe можа быць вырашана шляхам мадэлявання арбітальнай кальцо матэрыял кампазіцыйны фільтр. Цяжкіх металічных часціц бы "дождж" на зямлю. На жаль, гэтая ідэя не дае належнага тлумачэння адрозненняў у лятучых і вогнеўпораў. Акрамя таго, мы павінны заклікаць дадатковыя селектыўнага фракцыянавання сілікатаў, каб растлумачыць той факт, што месяцовыя інтэр'ер адрозніваецца па складзе да зямной мантыі.

Большасць нездавальняючым з'яўляецца адсутнасць тлумачэння кутняга моманту, што Зямля павінна давялося трымаць спінінг кальцо матэрыялу і гэтага 24 гадзін кручэння.


GIANT IMPACT Гіпотэза


Гіганцкія ўздзеяння

Фізіка вялікі ўплыў

Фізіка вялікіх наступстваў вельмі цяжка мадэлі і мадэляваць матэматычна з-за колькаснага маштабу далёка за рамкі бягучай разліковай магчымасцяў. Тым не менш, асабліва ў апошнія некалькі гадоў колькасць навукоўцаў і інжынераў, 19, спрабавалі выкарыстаць магутныя кампутары рабочай станцыі для аднаўлення крэмнію мадэль вынікаў ўздзеяння на планетарным маштабе.

Лёс смецця ў ўдарнага пасля ўдару планетарнае цела кіруецца г -1 гравітацыйнага патэнцыялу (кеплеровского траекторыі). Калі яе поўная энергія (кінэтычная плюс гравітацыйнае) з'яўляецца станоўчым, то смецця ўцёкі на гіпербалічнай траекторыі, у адваротным выпадку яна праходзіць закрытае эліптычнай арбіце прызначаных для паўторнага ўздзеяння паверхні планеты.

Для таго, каб атрымаць дастаткова матэрыялу за мяжой Роша павінна быць механізм, з дапамогай якога нават смецце з адмоўнай энергіяй даецца "другі спаліць" і, нарэшце, штурхнуў на арбіту.

Два магчымых працэсаў 20:

  1. градыенты ціску зблізку ўздзеяння сайце павелічэнне моманту матэрыялу вымання яго на арбіту.
  2. прота-Месяц набывае момант неабходна пазбегнуць паўторнага ўваходу гравітацыйным моманту, дзеючага на выпукласць або дыскрэтныя цела на планеце.

Тэрмадынаміка Уздзеянне

Незваротныя вытворчасці энтрапіі дасягаецца пры уздзеянні матэрыял падвяргаецца вельмі хуткі высокага ціску і тэмпературнага шоку. Затым ён пашыраецца прыкладна изэнтропически 21 з піку стадыі ціску 22. Тэмпература, пры якой адбываецца выпарэнне адчувальная да ціску і ўмоўна мадэлюецца пры намінальным ціску, 1-бар.

З-за памеру прапанаванай ўдарніка (? Марс!) Энергіі з дождж з смецця павінна быць улічаная пры ацэнцы выпарэння. Розныя матэматычныя мадэлі былі выкарыстаны, каб паспрабаваць колькасна вытворчасць энтрапіі на ўдарную сціску. Адным з найбольш шырока выкарыстоўваюцца на аснове гэтага выказвання вытворчасці энтрапіі: * 23; пасля шэрагу дапушчэнняў, і дыферэнцыравання мы ў рэшце рэшт з гэтым канчатковае выраз:

* 24

Відавочна, 15 у гэтым выразе 19, D S з'яўляецца толькі слабым (LN) функцыя хуткасці ўдару. Гэта таму, што пры вельмі высокіх хуткасцях соударения аб'ём нашмат больш, чым аб'ём снарада, па меншай меры выпараецца, і гэта інтэграл па ўсіх гэтага аб'ёму, што мае дачыненне 25. Гэтая мадэль таксама прымае пад увагу, што тэмпература паверхні Зямлі ў момант ўздзеяння было каля 1800 Да і расплаўленага (магмы акіян, Ригден і Арэнс, 1981). Ужываючы гэтыя абмежаванні на выраз 18 мы бачым, што матэрыял, якія падпадаюць пад 10 км з -1 ўздзеяння складае каля 20% пар, 80% па масе вадкасці пры Р = 1 кбар (Т ~ 4000K). У рэшце рэшт, як пашырэнне адбываецца нават вадкасць кіпіць вырабляць больш пара.

Іншыя разлікі былі праведзеныя і лічба 3? Кастрычнік 1938 эрг 26 ацэньвалася па энергіі выпуск памерам з Марс снарада якія ўплываюць на 10 км з -1. Гэта ін'екцыі энергіі будзе дастаткова для павышэння сярэдняй тэмпературы Зямлі ~ 5000 К. Гэта сфармавалі глыбінях акіяна магмы з паверхні, якая аб'ядноўвае бесперапынна з шчыльнай атмасферай пара. Мяркуючы, тэмпература паветра Т е ~ 2000 Да і ужываючы формулы = T халаднавата (час астуджэння) »10 Сакавіку -10 4 гадоў.

Гэта даказвае, што такі гігант, ўплыў будзе мець велізарныя наступствы для развіцця і геалагічнай гісторыі Зямлі.

Глейкасць Ejecta

Для таго, каб некаторыя з матэрыялу, выкіданага з паверхні Зямлі, каб зрабіць арбіту (пасля толькі адзін арбітальны перыяд) мы павінны разгледзець яго глейкія ўласцівасці. Глейкасць дзейнічае на матэрыял, павялічваючы яе кутняй момант.

Ужываючы фізікі аккреционных дыскаў 27 у стацыянарным стане маем F [D/г г] = [D G/D R] * 28

Рашэнне гэтага ўраўненні (з г = 2 Р 3 нс W) мы выявілі, што нам трэба глейкасці п? 0,01 R 2 Вт або п? 14 кастрычніка -10 15 см 2 з -1 ў мэтах павышэння periapse касмічнага матэрыялу ў дыск у адным арбітальны перыяд.

Гэта значэнне вельмі высокі, параўнальны з ледавіковага лёду на Зямлі, тым не менш такі глейкасці можа быць выраблены вадкасці дынамічнай няўстойлівасці.

Дынаміка

Большасць маса, якая, верагодна, завершыцца ў арбіту знаходзіцца ў стане пары. Для periapse ляжаць над Зямлёй: дзе х? Н/Р А, У і ставяцца да вертыкальнай і гарызантальнай хуткасці,

Другі спаліць (не балістычных працэсаў) павінны быць прыняты пад увагу для набліжанага значэння для X і V T так, што ін'екцыі можна. Гэта дасягаецца за кошт градыенту ціску паскарэннем да значная частка радыусу Зямлі.

Зыходзячы з ўраўненні Эйлера , Які пасля шэрагу дапушчэнняў

можа быць выказана як ~ 3 (M Proj/М) 1/3 (V імп/14 км з -1) 2/3 ці як прагназуемае значэнне х.

Гэтае раўнанне прадказвае вельмі слабая залежнасць эфектыўнасці інжэкцыі на снарад масай 15.

Гэты вынік таксама паказвае, што ўсе ўздзеяння целаў з масай? 10 -3 М здольныя ў тэорыі, каб атрымаць як з матэрыялу мішэні і ўдарнага на арбіту.

Нагадаем, што істотнага выпарэння дасягаецца за кошт гарачай снарад памерам з Марс або больш ўдару альбо гарачай або расплаўленай паверхні на хуткасць? 10 км -1.


Лікавае мадэляванне

З 1986 года Кэмеран і Benz даследаваны праблемы ў механіцы выкіду пара на арбіту. Выкарыстанне метаду называецца гладкай гідрадынамікі часціц (SPH) Камерон 29 даследаваных трох выпадках сутыкненняў. Усё з іх з дапамогай праграмы, заснаванай на мадэляванні Protoearth і ўдарнага з 5000 часціц аднолькавай масы і фіксаванай даўжыні згладжваньня. Адносіны на гіпатэтычныя ўздзеяння былі (Protoearth/ўдарніка) 5:5, 6:4 і 7:3. Тэмпература ўплывае органаў былі ўсталяваныя ў 2000 K які пагадзіўся значэнне для тэмпературы паверхні ранняй Зямлі. Кожны з гэтых сутыкненнях прынялі да ўвагі момант ледзь больш сучаснай сістэмы Зямля-Месяц.

Мадэляванне пагадзіўся з даволі просты сцэнар. Калі Зямля была пацярпелых ад ўдарнага механізму, вельмі гарачай магмы акіяна быў сфарміраваны. Гэта расплаўленай паверхні падвергнуліся шырокія выпарэння з гарачай парай рок. Атмасфера, як гідрастатычным і цэнтрабежна падтрымліваецца, фарміруецца вакол планеты, і гэта расцягваецца да 8 радыусаў Зямлі (з тэмпературай 4000 Да) і больш за 20 радыусаў Зямлі (Т> 2000 Да).

Тэарэтычна гэты сцэнар спрацаваў бы, паколькі ён прапануе тлумачэнне месяцовага знясілення жалеза (асноўнага ўдарнага быцця "паглынуў" ад Зямлі) і яго ўзбагачэнне вогнетрывалай матэрыялу. На жаль, колькасць масы даступных у дадзеным сцэнары больш мяжы Роша занадта мала, каб сфармаваць значныя месяца.

Першапачаткова лічылася, што градыенты ціску згулялі важную ролю ў прадастаўленні выкідваецца пар дадатковы імпульс неабходна ў канчатковым выніку на арбіце Зямлі.

Пасля камп'ютэрнага мадэлявання стала ясна, што гравітацыйныя моманты з'яўляюцца асноўнымі сіламі, якія дзейнічаюць на пашыраецца пары. На самай справе сцэнар, які можа быць паспяхова мадэлююцца патрабуе высокага кутняга моманту Зямля/Месяц сутыкнення з масе, па меншай меры 8:2 (па ўзгадненні з канапе і Эспазіта, 1996). Праблема з диссипацией гэтага сутыкнення высокага кутняга моманту можа быць вырашана, калі ўявіць сабе ўздзеянне мела месца, калі Зямля была толькі каля 50 да 90% назапашанай.

Ясна, што значна больш праграмнага забеспячэння для мадэлявання сутыкнення ўсё яшчэ будзе праводзіцца, і сапраўды Камерон і інш ўжо працуюць на мадэляванне з удзелам ўдарнага/Protoearth адносіны паміж 0,3 і 0,5 і з масай Зямлі доля цяперашні час.

Месяцовы Аккреция ад удару спароджаных дыска

Як мы ўжо адзначалі раней, магчымыя наступствы планетарнага ўздзеяння з'яўляецца фарміраванне арбітальнай дыску, а не прамым фарміравання цела. Большасць мадэляў ў цяперашні час прадказаць калязямной дыску каля 2,5 M L 30 прасьціраецца ад паблізу або ўнутры радыусу R ад мяжы Роша. Момант імпульсу ўздзеяння была б 01/02 J EM 31.

Канапе і Эспазіта (1995) сцвярджаў, што ў адпаведнасці з іх мадэлямі многіх малых moonlets першапачаткова фарміруюцца замест аднаго масіўнага адзін. Для таго каб змадэляваць фарміраванне адзінага месяца памеру цела трэба пачаць, па меншай меры месячнай масы па-за мяжы Роша. Аднак іх мадэляванне хуткасці эвалюцыі, аккреции і адскокваць ад дыска часціц не прыняў пад увагу нелокальных эфектаў, такіх як радыяльнай міграцыі рэчыва дыска і гравітацыйнага ўзаемадзеяння moonlets і дыска 32.

Іда і інш (1997) паказалі, што, улічваючы магчымасць адукацыі moonlets на розных арбітальных узроўнях, з выкарыстаннем 27 N тэл мадэлявання для прынятай мадэлі пачатковых умоў і абмежаванняў, толькі адна месяц форме. Гэта зойме ўсяго 100-1000 арбітальнымі перыядамі, нарэшце, зрослыя. Яго маса будзе вызначацца функцыяй пачатковай масы і моманту колькасці руху дыска.

Будзь сутыкаюцца часціц зрослыя або адскоку залежыць ад іх арбітальных пазіцыях. У ~ 0,8 R прыліўных сіл перашкаджае аккреции. У пераходнай зоне (0,8 - 1,35 R) Limited аккреции можа мець месца. Па-за мяжы Роша прыліўныя сілы не будзе эфекту пароў дыска. Відавочна для таго, каб часціцы зрастаюцца іх аднаўленне хуткасці павінна быць менш некаторага крытычнага значэння ўзаемнай хуткасці ўцёкаў.

Іда і інш мадэлявання паказалі, як, на пачатковым этапе, дыск кампактаў ў кірунку Z і дыфундзіруе радыяльна ад кутняй перадачай імпульсу. У рэшце рэшт вышыні дыска маштабу становіцца настолькі малой, што ўласнай гравітацыі дыска становіцца пераважнай, з-за хваляў шчыльнасці ў шчыльных абласцях дыска. Гэтыя хвалі, якія мадэлявання дысплей падобны спіральныя рукавы, павелічэнне імгненне моманту перадачы і пашырыць межы дыска матэрыялу. Гэтыя пераходныя хвалі інструментам у фарміраванні буйных тэл паблізу мяжы Роша, якія пачынаюць уплываць на ўвесь гравітацыйнай сістэмы дыска, а значыць прыпынку паступовым і гладкім дыскам эвалюцыю, перш чым яна "сходзіцца да некаторай агульнай геаметрыі" 26. Вялікі аб'ём да 90% свайго канчатковага маса прымае форму паблізу мяжы Роша ў межах 150 - 250 дзён ўздзеяння. Дзякуючы істотнай масы ўвесь дыск абуранага цяжару Месяца. Большасць дыскаў часціцы затым наканавана быць альбо захопленыя Месяц, раскіданыя на зямлі ці адпраўленыя ў гіпербалічнай арбіты.

Канчатковае становішча Месяца будзе залежаць ад аддачы аккреции часціц дыска і прыліўныя ўзаемадзеяння з Зямлёй. Гэта прывядзе да міграцыі у якія маглі б прывесці да Месяца зрослыя большасць з рэчыва дыска за межамі сваёй першапачатковай дасягнуць.

Канчатковая маса Месяца можа быць прадказана з ужываннем вытворных формулу захавання моманту імпульсу: , Дзе М?, М дыска маса найбуйнейшых месяца. Як мы бачым канчатковы масы Месяца моцна прапарцыйная кутні момант дыска і масы прота-Месяц і дыска. Месяцаў з масамі падобны на нашага спадарожніка можа быць атрымана з наступствамі? 2 J EM. На жаль, гэтая мадэль па-ранейшаму пакідае нас з задачай рассеяння гэтага першапачатковага залішняга кутняга моманту. Ён таксама не прымае пад увагу нездавальняючы мадэляванні зліцця некалькіх спадарожнікаў.


Хімія ўздзеяння гіпотэзы

Як ужо было згадванне ў больш чым адзін раз, вялікая частка складу Месяца альбо адбываецца ад снарада 33 або з абодвух мэтавых і снарад 34.

Рингвуд (1966, 1979, 1986) выступае за змешаныя наземныя/пазаземнага паходжання, калі ўдарніка (як здаецца, вельмі верагодна) была досыць масіўнай, каб адбыліся аналагічныя дыферэнцыяцыі і апрацоўкі як мантыі Зямлі.

У канчатковым рахунку ўдарнага павінны мець масу? Марс, не толькі як мы бачылі з-за дынамічных абмежаванняў, але і для ўліку неабходна наяўнасць жалезнае ядро. Планетарныя органамі гэта памер льготнага прайсці адукацыі ядра, утворачы прыдатныя мантыі у якасці крыніцы фарміравання Месяца матэрыялу. анеміі Сапраўды Месяца застаецца адным з самых інтрыгуючых фактараў, калі мы спрабуем мадэляваць правільнае месяцовага фарміравання сцэнара. Вадкае жалеза, калі ён прысутнічае ў дыскавай сістэме, складуць подслоя у экватарыяльнай плоскасьці кружэлкі, але яна будзе распаўсюджвацца з той жа хуткасцю, як і астатнія дыска 15.

Жалеза таксама параўнальна лятучых для сілікатаў (як FeO) і Хашимото (1983) выказаў меркаванне, што аксід жалеза б зніклі ўдалечыні. Існуе таксама магчымасць таго, што Ударны асноўных б аб'яднаны ў мантыі Зямлі 35.

Нядаўні аналіз месяцовых узораў рок былі ўсталяваныя высокія Hf/W без хондритовых адносіны, але і хондритовых W ізатопнага подпісы ў адпаведнасці з Месяца пасля знаёмства фарміравання ядра Зямлі 36. Гэта высновы Таму пакласці меркаванага ўздзеяння гіганцкіх і фарміравання Месяца, мелі месца паміж 4,515 і 4,500 Джорджыя

Страта некаторых злучэнняў можа быць прадказана параўнання энергіі E пазбегнуць ESC 37 на 4 Р А с;

кінэтычнай энергіі Е кін (@ 3/2 (КТ)): * 15,

Вадарод можна выразна бегчы, але MgO, O 2 і SiO не можа.

Прынята мадэляў для фарміравання ядра Зямлі на працягу першых 90% ад аккреционного гісторыі цяжка ўзгадніць з W ізатопных дадзеных, калі прота-Зямлі быў ізноў гамагенізаваны па істотны ўплыў 38. Сапраўды маштабнае мерапрыемства ўздзеянне, магчыма, выклікала фарміраванне ядра Зямлі і дэгазацыі Хе з зямной мантыі. У адваротным выпадку Hf-W дадзеныя могуць вызначыць век ядро, якое ўтвараецца ў выніку іншага ўздзеяння незадоўга да таго, што фармуецца Месяца.

Сённяшні дзень колькасць ксэнону, крыптону і аргону у атмасферы можа быць растлумачана наступным аблогі цеплавой энергіі гіганцкіх Месяца фарміравання ўздзеяння 39.

Вада прынесла ў зьнешняга краю дыска сілікатных кропель б разглядаць у адрыве ад тэмпературы навакольнага асяроддзя і ціску 40. Вадароду ў канчатковым выніку сысці і кісларод у спалучэнні з сілікатаў. Стывенсан (1987) зрабіў выснову, што дыск выступаў у якасці закрытай сістэмы з ні страты матэрыялу (за выключэннем Н і H 2 O) або дыферэнцыяцыі.

У канчатковым рахунку месяцовага склад павінен быць па параўнанні і па ўзоры сутыкаюцца тэл "гео-хімічнага складу і дынамікі.


Заключэнне

Нягледзячы на ??аб'ём прамых і меркаваныя доказы гіпотэзы гіганцкага ўздзеяння рэальнасць такая, што ёсць яшчэ шмат даследаванняў і мадэлявання неабходна растлумачыць занадта шматлікія тэарэтычныя і фізічныя праблемы.

Альтэрнатыўных тэорый, якія былі са зніжкай ў 1984 годзе далёка не мёртвыя і пахаваныя. Асабліва гіпотэза дзялення і бінарныя аккреции, якія могуць у адзін цудоўны дзень адрадзіцца ў якасці магчымых сцэнараў.

Трохмернае гідрадынамічны мадэляванне па-ранейшаму даволі асноўныя набліжэння нават пры выкарыстанні самых сучасных кампутараў і N-кропку мадэлявання праграмнага забеспячэння. У прыватнасці ролі градыентаў ціску ў аддачай патоку паведамленне яшчэ не зразумеў 15.

Гарачай сілікатных атмасферы пароў патрабуе глабальных наземных акіяна магмы. Доказы і сляды гэтага да гэтага часу не знойдзены.

Бягучыя разлікі па-ранейшаму заснаваны больш на тэарэтычных мадэляў, чым на гук матэматычнай аснове. У прыватнасці, мы не павінны матэматычных мадэляў для фарміравання арбітальнай дыска, рэальнае суадносіны Зямлі/Ударны пачатковага выкіду над і ўнутры мяжы Роша, хуткасць аккреции, а рэальная магчымасць таго, што Месяц толькі апошні, хоць, верагодна, найбуйнейшым з некалькіх патэнцыйных прота-месяцаў.

У цяперашні час мы з'яўляемся сведкамі адраджэння навуковага цікавасці на нашым спадарожніку.

Lunar Prospector галоўную старонку Пасля паспяховага выкарыстання Clementine спадарожнік для стварэння падрабязных карт паверхні Месяца, НАСА запусьціла 7 Студзень 1998 Lunar Prospector Orbiter. Падчас яе адзін год палярна-арбітальных місій гэты спадарожнік будзе мець цікавыя і патрабавальныя задачы сачэння некаторыя з пакінутых таямніц Месяца, уключаючы ці не вадзянога лёду пахаваны ўнутры месячнай кары.

Lunar Prospector будзе суправаджацца двума японскімі місіі: "лунной", Lunar Orbiter і ударнікаў ў 1999 годзе, гэта будзе суправаджацца іншы Lunar Orbiter, Selene, у 2003 годзе.

Аднак, нягледзячы на ??шматлікія праблемы ў цяперашні час яшчэ не вырашаны, мы можам прадказаць з пэўнай ступенню ўпэўненасці, што поўная мадэль месяцовага паходжання, верагодна, утрымоўваюць шмат элементаў, якія належаць гіганцкім сцэнарыя ўздзеяння.

Усе фотаздымкі © NASA

1 месяцовы маса ок. адзін васьмідзесятыя Зямлі ў масе.
2 Cr Ніл, Холлидей, А. Л. Снайдер і Тэйлар, 1995
3 ПР Кускоў, 1997
4 двухпакаёвых рознага паходжання адрозненняў у суадносінах:) першасных ізатопных неаднароднасць ў O у розных рэгіёнах сонечнай імглістасці да аккреции, з-за неаднароднага размеркавання ядзернай кампаненты багатых у 16 O, магчыма, уводзіцца праз звышновай выбух; б) хімічныя ізатопнага фракцыянавання, выкліканых, напрыклад, ад розных тэмператур, пры якіх сонечныя пытанне, які зрослыя для фарміравання планет і метэарытных вышэйстаячымі органамі, ураўнаважанай і затым аддзяліўся ад газаў у бацькоўскай сонечнай імглістасці, PSN).
Мая 3,344 ± 0,002 г/см 3
6 Існуе няма прамых доказаў таго, што Месяц мае жалезнае ядро, на ўсіх, але амаль напэўна, калі існуе, гэта не больш ~ 400 у радыусе.
7 S. К. Ранкорн, 1996
8 рэдкіх элементаў
9 У параўнанні з вугляродзістыя хондритовых 1 (СС1).
10 Еўропа паводзіць сябе анамальна ў тым, што гэта можа заняць двухвалентнага форме (Eu 2 +), які з'яўляецца правільны памер для замены Са ў крышталічнай рашотцы палявога шпата (у адрозненне ад іншых рэдказямельных элементаў (вопыт цэрыя), якія трохвалентнага).
11 мяжы Роша з'яўляецца арбітальны адлегласць, на якім спадарожнік не трываласць на расцяжэнне ("вадкі" спадарожнік) пачне прыліўной раздзіраюць цела гэта арбітальны. Рэальны спадарожнік можа праходзіць таксама ў рамках сваёй мяжы Роша да дзяруць адзін ад аднаго (на 2,89 радыусаў Зямлі).
12 Адкрыты Універсітэт, S267 курс 1994
13 DJ Стывенсан, 1987
14 СК Шырэр, Д. Лэйн, JJ Papike, 1994
15 О'Киф, (1972); О'Киф і Юры (1977); Рингвуд і Kesson (1977); Rammensee і Ванке (1978) і інш.
16 ад 10 да> 100 разоў вышэй.
17 Рингвуд (1979).
18 З улікам розніцы ва ўнутраных ціскаў.
19 RM канапе, Лары Эспазіта W. (1995), Сігэру Іда (1997) і інш ўсё.
20 DJ Стывенсан (1987)
21 Працэс, які адбываецца без змены энтрапіі.
22 сверхкритическом стане, ні газу або вадкасці.
23, дзе T H = тэмпература за ўдарнай хваляй. Т S = тэмпература матэрыялу сціску изэнтропическим, C V = цеплаёмістасць.
24 г = Грюнайзена параметр, B = D LN P/D R Л.М., V = хуткасць у момант удару.
25 інтэграл па ўсіх гэтага аб'ёму маштабах прыкладна лінейна з пікам ціску ўдарнай.
26 Вызначаецца як праца сілу 1 дын, калі яна дзейнічае праз адлегласці 1 см (1 эрг = 10 -7 Дж).
27 Ліндэн-Бэл і Прингл, 1974
28 F = поўны паток масы радыяльна вонкі пры радыусе R ад дыска з матэрыялу з мясцовымі удзельная кутні момант H = R 2 Вт (W з'яўляецца кутняй хуткасці) і вязкіх г пара. (Стывенсан 1987).
29 АГП Камерон, 1996
30 M L з'яўляецца месячнай масы, 0,0123 разы масы Зямлі
"
31 J EM з'яўляецца момантам гэтага Зямля/Месяц сістэмы.
32 Сігэру Іда, Робін М. канапе і Глен Р. Сцюарт (1997)
33 Benz і ўсё 1986a, бы
34 Мелоша і Sonett 1986 года, Kipp & Мелоша, 1986
35 Benz і інш ўсе 1986b
36 DC Lee, Холлидей, А. Л. Снайдер і Тэйлар, 1997
37 E ESC = ГМ м/10 R A:, дзе M = маса атама або малекулы
38 А. Холлидей, М. Rehkamper, DC Lee, В. Yi, 1996
39 RO Пепин, 1997
40 T ~ 2000 K, P (H 2 O) ~ або = 10 -6 бар.

Published (Last edited): 13-04-2011 , source: http://www.es.ucl.ac.uk/research/planetary/undergraduate/bugiolacchi/moonf.htm