Powolna ucieczka Księżyca od zamarzniętej Ziemi

Zdjęcie Księżyca wykonane w czerwcu 2009 roku przez sondę Lunar Reconnaissance Orbiter. Źródło: NASA

Najnowsze badania przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Kolorado w Boulder dostarczają nowych informacji o nadmiernym wybrzuszeniu równikowym Księżyca, które powstało ponad cztery miliardy lat temu, gdy Księżyc stopniowo zaczął oddalać się od Ziemi.

Badania pozwoliły określić parametry dotyczące tego jak szybko Księżyc mógł oddalać się od Ziemi i wskazują, że hydrosfera młodej planety albo nie istniała albo wciąż była zamarznięta w tym czasie, co pośrednio wspiera teorię słabszego, ciemniejszego Słońca, które w tym czasie emitowało 30 procent energii mniej niż obecnie.

„Równikowe wybrzuszenie Księżyca może skrywać tajemnice wczesnej ewolucji Ziemi, które nie zostały zachowane nigdzie indziej” mówi Shijie Zhong, profesor na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Kolorado w Boulder i współautor artykułu opisującego odkrycie. „Nasz model dostrzega dwa zależne od czasu procesy, dzięki temu idało się po raz pierwszy nałożyć ograniczenia czasowe na początkowe oddalanie się Księżyca od Ziemi”.

[AdSense-A]

 

Aktualnie Księżyc oddala się od Ziemi w tempie 4 cm na rok na co wskazują obserwacje prowadzone za pomocą instrumentów laserowych.  Oddalanie się naszego naturalnego satelity od Ziemi jest skutkiem grawitacyjnych lub pływowych oddziaływań między Ziemią i Księżycem. Ten sam proces odpowiada za spowalniania tempa rotacji Ziemi, a tym samym wzrost długości dnia na Ziemi.

Naukowcy teoretyzowali, że pływowe i rotacyjne oddziaływania ukształtowały  Księżyc po tym jak oddzielił się od Ziemi, ochłodził się i zaczął się od niej oddalać. Skutkiem działania tych sił było delikatne spłaszczenie Księżyca i ukształtowanie się stałego wybrzuszenia skorupy Księżyca w okolicach równika. Jakieś 200 lat temu francuski matematyk i fizyk Pierre-Simon Laplace określił, że równikowe wybrzuszenie Księżyca jest 20 razy za duże jak na tempo rotacji naszego satelity wynoszące jeden obrót na miesiąc.

Czas powstania jak i warunki obecne podczas powstawania tego wybrzuszenia pozostały w dużej mierze nieznane, zważając na fakt, że żaden model fizyczny nie był w stanie odtworzyć tego procesu. Wykorzystując pierwszy tego typu model dynamiczny, Zhong wraz ze swoimi współpracownikami określił, że proces ten nie był gwałtowny ale stosunkowo powolny i trwał kilkaset milionów lat podczas oddalania się Księżyca od Ziemi w hadeiku jakieś 4 miliardy lat temu.

Jednak aby tak się stało, rozpraszanie energii przez Ziemię, w odpowiedzi na oddziaływania pływowe – które obecnie w dużej mierze kontrolowane jest przez oceany – musiało być dużo mniejsze.

„Ziemska hydrosfera, jeżeli w ogóle istniała w hadeiku, mogła być całkowicie zamarznięta, co eliminowałoby możliwość rozpraszania energii i tarcia pływowego” mówi Zhong, dodając, że słabsze, ciemniejsze Słońce mogłoby teoretycznie odpowiadać za takie warunki.

Źródło: University of Colorado