Skąd wziął się Księżyc? Nowa teoria

Ziemia i Księżyc są jak bliźnięta, bo są zbudowane z dokładnie tych samych materiałów. To naprawdę niezwykłe, gdyż tego typu chemiczna więź nie łączy żadnych innych znanych nam ciał niebieskich. Jaka jest przyczyna tej szczególnej więzi? Poszukując odpowiedzi na to pytanie, planetolożka i laureatka „grantu dla geniuszy” MacArthurów, Sarah T. Stewart, odkryła nowy rodzaj obiektu astronomicznego: synestię, oraz sposób na rozwiązanie zagadki pochodzenia Księżyca.

Nikt nie lubi popełniać błędów.

A ja popełniłam straszny błąd.

Próba zrozumienia, gdzie popełniłam błąd,
doprowadziła do odkrycia,

które całkowicie odmieniło
nasze myślenie o Ziemi i Księżycu.

Jestem planetolożką.

Moim ulubionym zajęciem
jest zderzanie ze sobą planet.

(Śmiech)

W laboratorium strzelam
w skały z takiego działa.

(Odgłos wystrzału)

(Śmiech)

Podczas eksperymentów
mogę odtworzyć ekstremalne warunki

panujące podczas formowania planet.

Za pomocą modeli komputerowych
mogę zderzać ze sobą całe planety,

mogę je powiększać

lub niszczyć.

(Śmiech)

Chcę dowiedzieć się,
jak stworzyć Ziemię i Księżyc

i dlaczego Ziemia tak różni się
od pozostałych planet.

Wiodąca koncepcja
pochodzenia Ziemi i Księżyca

to "teoria wielkiego zderzenia".

Zakłada, że obiekt wielkości Marsa
uderzył w młodą Ziemię,

a z materii otaczającej planetę
uformował się Księżyc.

Ta teoria potrafi wiele wyjaśnić
na temat Księżyca,

lecz ma wielką wadę:

zakłada, że Księżyc powstał głównie
z planety rozmiarów Marsa,

a Ziemia i Księżyc zbudowane są
z różnych materiałów.

Ale obserwujemy coś innego.

Ziemia i Księżyc są właściwie
bliźniaczo podobne.

Kod genetyczny planet zapisany jest
w izotopach pierwiastków.

Izotopy Ziemi i Księżyca są identyczne.

Oznacza to, że Ziemia i Księżyc
zbudowane są z tych samych materiałów.

To, że Ziemia i Księżyc są bliźniętami
jest bardzo niezwykłe.

Każda planeta składa się
z różnych materiałów,

więc w każdej są różne izotopy,

każda ma swój kod genetyczny.

Żadne inne obiekty planetarne
nie mają takiej genetycznej więzi.

Tylko Ziemia i Księżyc są bliźniętami.

Gdy zaczynałam badania
nad pochodzeniem Księżyca,

niektórzy naukowcy odrzucali
teorię wielkiego zderzenia.

Nie wiedzieli, jak miałaby
wyjaśnić wyjątkowy związek

Ziemi i Księżyca.

Wszyscy pracowaliśmy nad nowymi teoriami.

Kłopot w tym, że nie było lepszych teorii.

Pozostałe teorie
miały jeszcze większe wady.

Dlatego próbowaliśmy uratować
teorię wielkiego zderzenia.

Młody naukowiec z mojego zespołu
zaproponował zmianę rotacji

wielkiego zderzenia.

Jeśli Ziemia będzie obracać się szybciej,

to zmiesza więcej materii
i to wyjaśni pochodzenie Księżyca.

Wybraliśmy obiekt rozmiarów Marsa,

bo mógł dać początek Księżycowi

i wpłynąć na długość ziemskiego dnia.

Wszystkim podobała się ta część modelu.

A gdyby coś innego miało wpływ
na długość ziemskiego dnia?

Wtedy do powstania Księżyca

mogłoby się przyczynić
wiele innych zderzeń.

Byłam ciekawa, co mogłoby się wydarzyć.

Symulowałam wielkie zderzenia
o większej rotacji.

Dowiedziałam się, że jest możliwe

powstanie dysku zbudowanego
z tych samych materiałów, co planeta.

Byliśmy podekscytowani.

Może właśnie tak można wyjaśnić
pochodzenie Księżyca.

Kłopot w tym, że odkryliśmy,
że to raczej mało prawdopodobne.

Dysk zazwyczaj różni się od planety

i wydawało się, że powstanie
Księżyca w ten sposób

musiałoby być kosmicznym
zbiegiem okoliczności.

Nie mogliśmy pogodzić się z myślą,

że wyjątkowa więź
Księżyca i Ziemi to przypadek.

Wciąż był problem
z teorią wielkiego zderzenia,

a my nadal próbowaliśmy pojąć,
jak powstał Księżyc.

Następnie przyszedł dzień,
gdy zrozumiałam swój błąd.

Analizowałam ze studentem dane
wielkich zderzeń przy szybkiej rotacji.

Tego dnia właściwie
nie myśleliśmy o Księżycu,

skupiliśmy się na planecie.

Energia zderzenia sprawia,

że planeta bardzo się nagrzewa
i częściowo wyparowuje.

Jednak dane nie pasowały do planety.

Wyglądały naprawdę dziwnie.

Planeta była osobliwie
powiązana z dyskiem.

Podekscytowałam się jak zawsze,

bo nieprawidłowość może być
czymś bardzo interesującym.

Wszystkie moje obliczenia
zakładały istnienie planety

otoczonej oddzielonym dyskiem.

Obliczając skład dysku sprawdzaliśmy,

czy z danego uderzenia
mógł powstać Księżyc.

To nie wydawało się już takie proste.

Byliśmy w błędzie, zakładając,

że planeta zawsze wyglądała jak planeta.

Tego dnia zrozumiałam, że wielkie kolizje
dają początek czemuś zupełnie nowemu.

Miewałam już chwile olśnienia.

To nie była jedna z nich.

(Śmiech)

Naprawdę nie rozumiałam, co się dzieje.

Przed sobą miałam ten dziwny nowy obiekt

i wyzwanie: zrozumieć go.

Co zrobić w obliczu nieznanego?

Od czego zacząć?

Zaczęliśmy wszystko kwestionować.

Czym jest planeta?

Kiedy planeta przestaje być planetą?

Zaczęliśmy bawić się nowymi pomysłami.

Musieliśmy odrzucić dawny sposób myślenia,

a przez zabawę mogłam zapomnieć
o wszystkich danych,

o wszystkich zasadach kierujących światem

i uwolnić umysł.

Dzięki tej wolnej przestrzeni w głowie

mogłam eksperymentować
ze skandalicznymi pomysłami,

które potem testowałam w prawdziwym życiu.

Mogłam się uczyć.

Nauczyliśmy się naprawdę dużo
dzięki tej zabawie.

Gdy połączyłam wyniki eksperymentów
z modelami komputerowymi

odkryłam, że po większości
wielkich zderzeń

Ziemia rozgrzewała się tak,
że jej powierzchnia znikała.

Pojawiała się tylko warstwa gazów,
która gęstniała wraz z głębokością.

Ziemia przypominała wtedy Jowisza.

Nie dało się na niej stanąć.

To była jedynie część problemu.

Chciałam zrozumieć go w całości.

Nie potrafiłam porzucić wyzwania,
jakim było zrozumienie,

co tak naprawdę się działo
podczas wielkich zderzeń.

Przez prawie dwa lata

odrzucaliśmy stare teorie

i tworzyliśmy nowe,

zanim zrozumieliśmy dane

i ich znaczenie dla Księżyca.

Odkryłam nowy rodzaj
obiektu astronomicznego.

Nie jest on planetą.

Ale powstaje z planety.

Planeta jest obiektem, którego grawitacja

jest wystarczająco silna,
by nadać mu kulisty kształt.

Trzyma planetę w całości.

Jeśli ją podgrzejemy
i nadamy jej szybszą rotację,

równik zacznie się powiększać
aż osiągnie punkt krytyczny.

Po jego przekroczeniu

materia na równiku zaczyna
rozchodzić się na kształt dysku.

Wszelkie prawa, którym podlega
planeta, zostają złamane.

Nie obraca się już jako całość,

a jej kształt zmienia się
wraz ze wzrostem.

Planeta stała się czymś nowym.

Naszemu odkryciu nadaliśmy imię:

synestia.

Nazwaliśmy je na cześć Hestii,

greckiej bogini domowego ogniska i domu,

bo uważamy, że tym właśnie jest Ziemia.

Przedrostek "syn-" znaczy "wspólnie",

co podkreśla więź łaczącą całą materię.

Synestia to coś, czym staje się planeta,

gdy żar i rotacja sprawiają,
że traci ona swój sferoidalny kształt.

Chcielibyście zobaczyć synsetię?

(Okrzyki)

Na tej wizualizacji
jednej z moich symulacji

młoda Ziemia ma już bardzo szybką rotację
od wcześniejszego wielkiego zderzenia.

Utraciła już ona swój kształt,
ale nadal jest rozpoznawalna

dzięki wodzie na powierzchni.

Energia uderzenia wyparowuje powierzchnię:

wodę, atmosferę

i w ciągu zaledwie kilku godzin
miesza ze sobą wszystkie gazy.

Odkryliśmy, że wielkie zderzenia
często wytwarzają synestie,

lecz te rozpalone, świetliste obiekty
nie istnieją zbyt długo.

Ochładzają się, kurczą
i ponownie stają planetami.

Podczas formowania
skaliste planety, jak Ziemia,

prawdopodobnie zmieniały się
w synestie przynajmniej raz.

Dzięki synestii znaleźliśmy nową odpowiedź
na pytanie o pochodzenie Księżyca.

Naszym zdaniem Księżyc uformował się
wewnątrz olbrzymiej, gazowej synestii.

Księżyc zrodził się z magmowego deszczu,

który powstał ze stopionych skał.

Więź Księżyca z Ziemią
jest tak szczególna dlatego,

że Księżyc powstał wewnątrz Ziemi,

gdy Ziemia była synestią.

Być może Księżyc orbitował
wewnątrz synestii całymi latami

w ukryciu.

Został odsłonięty, gdy synestia
zaczęła się schładzać i kurczyć

wewnątrz jego orbity.

Synestia przekształca się w planetę Ziemię

dopiero po stuleciach ochładzania.

Według naszej nowej teorii

wielkie zderzenie tworzy synestię,

a synestia dzieli się na dwa nowe obiekty,

tworząc Ziemię i Księżyc,
które są identyczne pod względem izotopów.

W każdym zakątku wszechświata
powstały synestie,

a my zdaliśmy sobie z tego sprawę dopiero,
gdy znaleźliśmy je w naszej wyobraźni.

Czego jeszcze nie dostrzegam
w otaczającym mnie świecie?

Co jeszcze skrywają przede mną
moje własne przypuszczenia?

Gdy następnym razem spojrzycie na Księżyc,

pamiętajcie:

to, co wydaje się wam znane

może skrywać szansę odkrycia
czegoś naprawdę niesamowitego.

(Brawa)