Наличие крупного спутника, такого, как Луна, оказывает сильнейшее влияние на климат землеподобной планеты. Из-за гравитационного влияния Луны наклон оси вращения Земли меняется с амплитудой 1.3° вокруг среднего значения 23.3° с периодом около 41 тыс. лет. В отсутствии Луны наклон земной оси мог бы меняться от 0 до 85° всего за 50 млн. лет, приводя к драматическим изменениям климата на нашей планете.
Насколько редки в космосе такие системы? Явилось ли образование Луны результатом редчайшего стечения обстоятельств, или к возникновению крупного спутника приводит некий закономерный процесс? Трое швейцарских и один американский ученый попробовали ответить на этот вопрос.
В настоящее время наиболее популярной является гипотеза об образовании Луны в результате колоссального столкновения прото-Земли и планетного эмбриона размером с Марс, получившего название Тейя. Это столкновение произошло примерно через 100 миллионов лет после образования нашей планеты. В результате столкновения в космос было выброшено огромное множество осколков, часть из которых и сформировало Луну. Эта гипотеза позволяет объяснить большое сходство между составом вещества Луны и земной мантии, а также объясняет непропорционально маленькую массу железного ядра Луны.
Авторы статьи провели численное моделирование процесса формирования планет земного типа для широкого диапазона начальных данных, включая разное время диссипации протопланетного диска, его поверхностную плотность, начальную массу планетезималей и других параметров. Расчет всегда начинался с 2000 частиц одинаковой массы, распределенных на орбитах с большими полуосями от 0.5 до 4 а.е. Учитывалось гравитационное влияние уже сформировавшихся Юпитера и Сатурна.
В результате моделирования оказалось, что примерно каждая двенадцатая из планет земного типа должна переживать гигантское столкновение с параметрами, приводящими к образованию крупного спутника. С учетом всех неопределенностей, авторы оценивают эту вероятность от 1/45 до 1/4. Интересно, что в некоторых симуляциях образовывались спутники, чья масса в несколько раз превышала массу Луны, пишет сайт Планетная астрономия.
