달이없는 지구는 치즈가없는 마카로니, 어니없는 버트, 로빈이없는 배트맨과 같습니다. 달은 수천 년 동안의 시간 보관의 중심에있었습니다. 그것은 우리 달의 기원 (이전의“달”)에 있으며 일부 달력은 여전히 음력 기반입니다. 또한 달은 지구에 강한 중력 효과가 있습니다. 바다의 조수는 대부분 달 때문입니다. 그리고 계절을 담당하는 지구의 스핀 축의 기울기는 달에 의해 안정화됩니다. 그래서 그것은 큰 일입니다. 달이 우리만큼 크지 않으면 지구가 생명을 발전시키고 발전시키는 데 이상적인 환경이 없을 가능성이 있습니다.
지구의 아래에서 우리는 종종 달을 당연한 것으로 간주합니다. 우리 달은 부모 행성에 비해 태양계에서 모든 행성의 가장 거대한 달입니다 (지구와 달 사이의 질량 비율은 약 80 :1). 화성에는 두 개의 달이 있지만 각각은 멍청합니다. 가스 거인 중 일부는 목성의 달 가니메데와 토성의 문 타이탄과 같은 거대한 달을 가지고 있지만, 호스트 행성과 비교할 때 수백 배 덜 거대합니다. 예, 명왕성은 질량의 1/8 인 달 (charon)을 가지고 있지만 행성입니까?
달의 기원은 행성 과학에서 심하게 연구 된 주제입니다. 1879 년 찰스의 아들 인 조지 다윈 (George Darwin)은 핵분열 이론을 제안했다. 그 이론은 아폴로 미션의 분석에서 죽었다. 경쟁 이론은 달이 태양 주위에 떠 다니는 자체의 작은 행성이지만 장난스러운 젊은 지구에 의해 궤도에 사로 잡혔다 고 주장했다. 그 이론은 완전히 사라지지 않았지만 아무도 캡처 메커니즘이 원활하게 작동하는 방법을 찾지 못했습니다. (대조적으로, 천왕성의 큰 달 트리톤은 실제로 포착 된 것으로 생각되지만 천왕성의 태양 주위의 훨씬 느린 궤도 속도가 더 효율적입니다).
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현재, 지배적 인 이론은 달이 거대한 영향의 부산물로 형성되었다는 것이다. 지상 행성의 형성의 후기 단계는 대략 1 ~ 2 개의 화성 크기의 암석 행성 배아의 로빙 밴드 사이의 충돌로 특징 지어졌다. 지구에 대한 마지막 거대한 영향은 달이 합쳐진 잔해와 기화 된 암석 디스크를 만든 것으로 생각됩니다. 최종 영향이 얼마나 활기차고, 프로토 아스와 충격기가 얼마나 방대한지, 그들이 만든 것, 달의 디스크가 어떻게 생겼는지에 대한 논쟁이 여전히 남아 있습니다. 그럼에도 불구하고, 거대한 영향 가설은 달 형성의 패러다임이되었습니다 (대체 모델은 일련의 작은 영향을 제안하지만)
우리처럼 멋진 큰 달을 가진 행성의 확률은 무엇입니까? 이 질문을 다루는 것은 Nature Communications 에 발표 된 새로운 연구의 주제입니다. 로체스터 대학의 행성 과학자 인 Miki Nakajima가 이끄는. 연구원들은 거대한 영향의 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 큰 달을 형성 할 확률을 평가했습니다. 그들은 다른 크기의 행성과 두 가지 다른 구성으로, 아이스가 풍부한 행성과 대조되는 두 가지 구성으로 테스트했습니다.
연구원들은 생존 행성 주변에 디스크를 만든 시나리오에 중점을 둔 두 개의 거대한 프로토 플랜트의 고 에너지 영향을 시뮬레이션했습니다. 디스크는 증기와 액체 :암석 (지구 같은) 행성의 경우를위한 암석 증기 및 마그마 액 적, 또는 얼음이 풍부한 행성의 경우에 증기 및 마그마 또는 액체 물방울로 구성되었습니다. 분석의 핵심 부분은 다른 영향에서 액체에 비해 증기의 상대적인 양을 파악하는 것이 었습니다. 왜냐하면 그것이 형성 될 수있는 달의 크기의 중심이기 때문입니다. 증기가 지배적 인 디스크에서 액체는 증기에서 강한 헤드 윈드를 느낍니다. 증기에서 강화되어 자라는 기회를 얻기 전에 지구 안에 나선형으로 떨어지게됩니다. 액체 액 적은 본질적으로 달의 씨앗이기 때문에 이것은 작은 달을 형성하게됩니다. 증기가 적은 디스크에서, 헤드 윈드 효과는 훨씬 약해서 디스크의 액체의 훨씬 더 많은 부분이 큰 달로 생존하고, 굳어지고, 자랄 수 있습니다.
이 연구의 주요 결과는 큰 행성이 큰 행성 주위에 형성 될 가능성이 적다는 것입니다. 영향이 너무 활기차면 디스크는 항상 증기가 풍부하게됩니다. 대규모 달은 지구의 질량 6 배 이상의 바위 행성 주변의 연구원들의 시뮬레이션이나 지구보다 더 큰 얼음이 풍부한 행성 주변에서 형성되지 않았습니다. 바위와 얼음이 풍부한 행성의 차이는 주로 바위보다 물을 기화시키는 데 열이 적고 (따라서 충격 에너지가 낮아짐) 단순한 사실에서 비롯됩니다.
외계 행성 또는 "엑소 모온"주변의 달을 찾는 것이 본격적으로 진행되고 있습니다. Kepler-1625b I과 Kepler-1708B I은 두 개의 엑소 모 후보 후보가 거대한 행성이 호스트 스타 앞에서 통과함에 따라 세부적인 모양의 분석 및 밝기 변화의 타이밍에 대한 현재까지 확인되었습니다 (자세한 내용은 여기 참조). 각 후보자는 가스 거인을 공전하는 잠재적 인 얼음 크기의 달을 나타내며, Nakajima와 동료의 영향 시뮬레이션에서 연구 된 것과 근본적으로 다른 시나리오입니다.
연구원들은 지구의 크기에 가까운 100 개의 행성을 검색했습니다 (그러나 지구보다 별에 훨씬 더 가깝습니다). 좋은 exomoon 후보자는 발견되지 않았습니다. 이 명백한 엑소 모온 부족의 이유는 불분명합니다. 한 가지 가능성은 별에 가까운 행성들이 느끼는 강한 조수가 큰 달의 궤도를 불안정하게하기 위해 행동한다는 것입니다. 큰 달은 단순히 우리가 기대할 수있는만큼 쉽게 형성되지 않을 수도 있고, 지구의 달 형성 영향의 조건을 외삽하는 것은 외계 행성 형성의 전형적인 결과를 포착하지 못할 수도 있습니다.
.철학적으로 말하면, 두 후보 엑소 모온이 우리 태양계에서 발견 된 것과는 너무 다르다는 것은 흥미 롭습니다. 희미한 신호를 검색 할 때는 종종 스포트하기 쉬운 특이 치가 먼저 뛰어납니다. 발견 된 최초의 외계 행성은“핫 목자”였다. 마찬가지로, 엑소주기 주변 주위의 해왕성 같은 달은 행성 형성의 괴물 결과 일 수 있지만 우리가 볼 수있는 것입니다.
앞으로 10 년 동안 우리는 우리 자신과 더 유사한 엑소 모온을 위해 새로운 데이터 더미가 있어야합니다. Najakima와 동료들에 따르면 우리는 작은 행성 주변에서 큰 달을 찾을 것으로 기대해야합니다. 더 큰 행성에 사는 사람은 누구나 달을 추적하는 다른 방법을 찾아야합니다.
Sean Raymond는 에서 일하는 미국 천체 물리학 자입니다. 보르도 천체 물리학 실험실 프랑스에서 . 그는 또한 과학 및 소설 인터페이스에 블로그를 씁니다 ( planetplanet.net ) 및 최근에 A 천문학시의 책 .
참조
1. Rufu, R., Aharonson, O., &Perets, H.B. 달의 다중 충격 기원. 자연 지구 과학 10 , 89-94 (2017).
2. Nakajima, M., Genda, H., Asphaug, E., &Ida, S. 큰 행성은 분획 적으로 큰 달을 형성하지 못할 수 있습니다. 자연 커뮤니케이션 13 , 568 (2022).
3. Teachey, A. &Kipping, D.M. 큰 엑소 모 궤도 Kepler-1625b에 대한 증거. 과학 발전 4 (2018).
4. Kipping, D., et al. 70 개의 시원한 거대한 외계 행성과 새로운 후보 Kepler-1708B-1에 대한 엑소 모 설문 조사. 자연 천문학 (2022).
