信贷:杜伦大学
杜伦大学计算宇宙学研究所的开创性科学家们使用了迄今为止最详细的超级计算机模拟，揭示了月球45亿年前起源的另一种解释。它揭示了地球和火星大小的天体之间的巨大碰撞可以立即将一个类似月球的天体送入环绕地球的轨道。
高端模拟
在寻找可以解释当今地月系统的场景的过程中，研究人员以高分辨率模拟了数百种不同的碰撞，改变了碰撞的角度和速度，以及两个碰撞物体的质量和自旋。这些计算是使用SWIFT开源模拟代码进行的，运行在DiRAC内存密集型服务(“COSMA”)上，由杜伦大学代表DiRAC高性能计算设施主办。
额外的计算能力表明，低分辨率的模拟可能会错过大规模碰撞的关键方面。通过高分辨率模拟，研究人员可以发现以前研究中无法触及的特征。只有高分辨率的模拟产生了类似月球的卫星，额外的细节揭示了它的外层如何包含更多来自地球的物质。
如果月球的大部分是在大碰撞之后立即形成的，那么这也意味着在形成过程中熔化的部分比传统理论中更少，传统理论认为月球是在地球周围的碎片盘中生长的。根据随后凝固的细节，这些理论应该可以预测出月球不同的内部结构。
该研究的合著者文森特·埃克说:“这种形成路线可以帮助解释阿波罗宇航员返回的月球岩石与地球地幔之间的同位素组成的相似性。”月球地壳的厚度可能也会产生可观察到的后果，这将使我们能够进一步确定发生的碰撞类型。”
此外，他们还发现，即使一颗卫星经过的距离非常近，以至于可能会被地球引力的“潮汐力”撕裂，卫星实际上也能存活下来。事实上，它还可以被推到更宽的轨道上，避免未来的破坏。
一系列新的可能性
这项研究的首席研究员Jacob Kegerreis说:“这为月球的进化开辟了一个全新的可能起点。我们开始这个项目时并不知道这些高分辨率模拟的结果会是什么。因此，除了让人大开眼界的是，标准分辨率可能会给你错误的答案之外，更令人兴奋的是，新结果可能包括一颗在轨道上运行的类似月球的卫星。”
月球被认为是45亿年前年轻的地球与火星大小的天体忒伊亚(Theia)碰撞后形成的。大多数理论认为，月球是由撞击产生的碎片逐渐堆积而成的。然而，这一说法受到了挑战，因为对月球岩石的测量显示，它们的成分与地球地幔相似，而撞击产生的碎片主要来自忒伊亚。
这种直接卫星的设想为初步月球轨道以及预测的月球成分和内部结构提供了新的可能性。这有助于解释未解之谜，如月球的轨道偏离地球赤道;或者可能产生一个尚未完全熔化的早期月球，一些科学家认为这可能更好地匹配其薄地壳。
许多即将进行的探月任务应该会为我们揭示什么样的巨大撞击导致了月球的形成提供新的线索，这反过来又会告诉我们地球本身的历史。
该研究团队包括美国宇航局艾姆斯研究中心和英国格拉斯哥大学的科学家，他们的模拟研究结果发表在《天体物理学杂志快报》上。
参考:“月球的直接起源作为一个撞击后的卫星”，作者:J. a . Kegerreis, S. Ruiz-Bonilla, V. R. Eke, R. J. Massey, T. D. Sandnes和L. F. a . Teodoro, 2022年10月4日，《天体物理学杂志通讯》。2041 - 8213 . DOI: 10.3847 / / ac8d96
这项研究得到了DiRAC董事自由支配时间奖和科学技术设施委员会(STFC)拨款的部分支持。
