Земная луна жизненно важна для превращения Земли в ту планету, которую мы знаем сегодня: Луна контролирует продолжительность дня и океанские приливы, которые влияют на биологические циклы форм жизни. Луна также вносит вклад в климат Земли, стабилизируя ось вращения Земли, предлагая идеальную среду для развития и эволюции жизни.
Поскольку Луна так важна для жизни на Земле, ученые предполагают, что луна может быть потенциально полезной особенностью для жизни на других планетах. У большинства планет есть луны, но земная отличается тем, что она немаленькая по сравнению с размером Земли - радиус Луны больше четверти радиуса Земли, что намного больше, чем у большинства лун к их планетам.
Луна.pixabay.com
В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, ученые из Токийского технологического института и Университета Аризоны изучили лунные образования и пришли к выводу, что только определенные типы планет могут образовывать луны, большие по сравнению с их размерами.
«Понимая образование лун мы лучше определяем, на что обращать внимание при поиске планет, похожих на Землю», — говорит Мики Накадзима, доцент кафедры наук о Земле и окружающей среде Рочестерского университета. «Мы ожидаем, что экзолуны [луны, вращающиеся вокруг планет за пределами Солнечной системы] должны быть повсюду, но пока мы ничего не подтвердили».
Многие ученые исторически считали, что большая луна Земли образовалась в результате столкновения протоземли (Земли на ранних стадиях развития) и большого объекта, размером с Марс, примерно 4,5 миллиарда лет назад. В результате столкновения вокруг Земли образовался частично испарившийся диск, который в конечном итоге превратился в Луну.
Чтобы выяснить, могут ли другие планеты образовывать такие же большие луны, ученые провели компьютерное моделирование столкновения с рядом гипотетических каменистых планет, похожих на Землю, и ледяных планет различной массы. Они надеялись определить, приведут ли смоделированные удары к частично испарившимся дискам, таким как сформировавший Луну Земли.
Исследователи обнаружили, что каменистые планеты, превышающие массу Земли в 6 раз (6M), и ледяные планеты, превышающие массу Земли (1M), полностью, а не частично, испаряют диски, из-за чего невозможно сформировать большие луны.
«Мы обнаружили, что если планета слишком массивна, удар создают полностью паровые диски, потому что удары между массивными планетами, как правило, более энергичны, чем между маленькими планетами», — говорит Накадзима.
После удара, в результате которого диск испаряется, со временем диск остывает и появляются строительные блоки луны. В полностью испарившемся диске растущие спутники в диске испытывают сильное газовое сопротивление пара, очень быстро падающего на планету. Напротив, если диск испаряется лишь частично, спутники не ощущают такого сильного газового сопротивления.
«В результате мы приходим к выводу, что полностью паровой диск не способен формировать относительно большие луны», — говорит Накадзима. «Планетарные массы должны быть меньше пороговых значений, которые мы определили, чтобы производить такие луны».
Ограничения, изложенные Накадзимой и ее коллегами, важны для астрономов, изучающих Вселенную; исследователи обнаружили тысячи экзопланет и возможных экзолун, но им еще предстоит окончательно обнаружить луну, вращающуюся вокруг планеты за пределами Солнечной системы.
Это исследование может дать лучшее представление о том, где искать.
По словам Накадзимы: «Поиск экзопланет, как правило, был сосредоточен на планетах, превышающих 6 масс Земли. Мы предлагаем вместо этого искать планеты меньшего размера, потому что они лучше подходят для размещения относительно больших спутников».
