지구에 두 달이 있었을 때

반세기가 넘게 달은 과학에서 최고의 마음을 조롱하고 있었고, Erik Asphaug에게는 충분했습니다.

도발은 Asphaug가 태어나 기 3 년 전에 시작되었습니다. 1959 년 10 월 7 일, 소비에트 루나 3 우주선은 달 뒤에서 반복되어 일련의 거칠지 만 뚜렷한 사진을 찍고 집으로 방사했다. 달의 회전은 혁명과 완벽하게 동기화되기 때문에 한 반구는 항상 지구를 가리키고 다른 반구는 항상 보이지 않습니다. Luna 3의 최초의 달의 첫 번째 이미지는 거친, 뻔뻔스러운 회색 고지대의 팽창을 보여주었습니다. 그 분리 된 성격의 이상 함을 인식하는 데 행성 과학자가 필요하지 않았습니다. Asphaug는“소년이 달의 먼 쪽을 보여주는 뉴스 프로그램 중 하나를보고, 행성이 양쪽에 너무 달라질 수 있다는 것은 놀라운 일이라고 생각합니다.

이제 2010 년이었고 여기서 Asphaug는 산타 크루즈 캘리포니아 대학교 (University of California)의 지구 및 행성 과학 교수로 콜로키움에 참석하여 달의 공격적인 비대칭에 대한 설명을 기다리고있었습니다. 그는 동료 이안 가릭 베스 텔 (Ian Garrick-Bethell)이 그의 제안 된 대답을 스케치하면서 점점 더 개미가 들렸다. 이 최신 이론에서 지구의 중력은 몇 년 전에 달의 강력한 조수를 일으켰으며, 젊고 녹았습니다. 그런 다음 팽창이 제자리에 얼어서 먼 쪽의 두꺼운 빵 껍질과 독특한 지질학이 발생합니다. 이 개념은 아스파 그에게는 의미가 없었습니다. "지구상에 높은 조수가있을 때와 마찬가지로 먼 쪽과 가까운쪽에 튀어 나올 것입니다."라고 그는 말합니다. 그러나 이론의 요점은 먼 쪽에만 팽창을 두는 것이었다. “따라서 그 대답은 일부 기적이 나머지 절반을 지우는 것입니다. 문제가 이전보다 더 나빠집니다.”

아스파그는 짜증이 났을뿐만 아니라; 그는 영감을 받았습니다. 수년 동안 그는 초기 태양계에서 저속 영향의 모델을 개발하기 위해 노력해 왔습니다. "사람들은 편견을 가지고 영향을보고 과도한 사건에 대해서만 생각했습니다."라고 그는 말합니다. "사람들은 상황이 더 낮은 속도에 부딪 칠 수 있다는 것을 잊었습니다." 이런 종류의 사건은 파괴적인 것이 아니라 건설적입니다. 두 물체가 천천히 충돌하면“집 벽에 진흙을 던지거나 서로 눈덩이를 던지는 것처럼”부딪 치고 붙어 있습니다. Asphaug는 저속의 영향, 그가“Splats”라고 부르는 것을 좋아하는 것이 혜성이 어떻게 형성되는지 설명 할 수 있다고 생각했습니다. 갑자기 그는 달의 문제에 대한 해결책이 바로 앞에 앉아 있을지도 모른다는 것을 깨달았습니다. 그는 자신의 박사후 중 하나 인 마틴주지 (현재 베른 대학교)를 잡고 그의 아이디어를 설명했다. 지구가 원래 2 가 있다면 어떨까요? 나중에 우리가 아는 것과 합병 한 달은?

Asphaug는“우리는 그 세미나 직후 실험실에 갔고 Martin은 달을 동반자 달에 맞은 달을 코딩했습니다. 이러한 계산의 결과는 달의 비대칭성에 대한 새로운 해석이었습니다. Asphaug의 관점에서 볼 때, 뒤죽박죽 된 음력 고지는 한 번 지구를 궤도에 든 달의 표면에 붙여진 두 번째 달의 잔해입니다. 먼 쪽이 다른 세상처럼 보인다는 것은 놀라운 일입니다. 그것은 입니다 다른 세상. 이 새로운 모델은 달의 고대 기원과 현대적인 외관에 대한 통합 된 설명을 제공하지만, 아스파 그에게는 그 개념이 그보다 더 깊어집니다. 그것은 행성 형성에서 더 넓고 간과되는 과정을 보여줍니다. 부드러운 충돌로 두 시체가 키스로 모입니다.

과학 분야의 대부분의 이론과 마찬가지로 Asphaug의 큰 Splat 모델은 이전 연구의 대리석에서 조각되었습니다. 실제로, 달의 기원에 대한 최초의 진정한 과학적 설명은 또한 두 세계 사이의 상호 작용에 중점을 두지 만, 결합보다는 분리를 구상했습니다. 1878 년 찰스의 아들 인 조지 H. 다윈 (George H. Darwin)은 달이 빠른 신생아 지구에서 날아 갔다고 제안했다. 우리 지구의 누락 된 덩어리는 여전히 태평양의 분지로 추측했다.

그“핵분열 가설”은 오랫동안 멈췄습니다. 나는 어린 형제들로부터 물려받은 꿈꾸는 아폴로 과학 서적에서 어린 시절에 그것을 읽은 것을 기억합니다. 그러나 역학 관점에서 볼 때 작동하지 않습니다. 지구가 표면의 일부를 캐스트 할 수있을 정도로 빠르게 회전 할 수있는 그럴듯한 방법은 없으며, 지구와 달의 현재 물리적 상태와 일치하기에 충분한 각도 운동량을 깎을 방법이 없다. 태평양의 경우, 그것은 대륙의 현대 배열과 관련된 일시적인 특징입니다. 약 44 억 년 전에 달이 형성되었을 때 태평양은 존재하지 않았습니다. (다윈에서 쉽게 가십시오. 그의 이론은 거의 90 년까지 판 구조론의 개념을 포기했습니다.)

다른 음력 기원 이야기는 각각 지구와 달 사이의 다른 관계를 맺고 각각의 치명적인 결함으로 고통 받고 있습니다. 미국 천문학 자 T.J.J. 달이 독립적 인 행성으로 형성된 후 지구에 의해 궤도 봉사로 포착되었다고 제안했다. 결함 :우리 행성의 중력은 올무를 설정하기에 충분히 강하지 않습니다. 가장 많은 프랑스 수학자 인 에두아르 로슈 (Edouard Roche)의 다른 많은 연구자들은 달과 지구가 초기 태양계에서 나란히 합쳐 졌다고 주장했다. 결함 :지구 화학자들이 아폴로 우주 비행사들이 반환 한 842 파운드의 암석을 파기 시작했을 때, 그들은 달의 전체 구성이 지구와 구별되어 휘발성 물질로 알려진 쉽게 기화 된 화합물이 부족하다는 것을 발견했습니다. 평행 세계는 훨씬 더 가까이 일치해야합니다.

그러나 다른 많은 방식으로 달의 화학은 지구와 매우 유사합니다. 이 음력 암석에서 두 가지 다른 유형의 산소의 비율은 거의 완벽하게 지상 암과 일치합니다. 산소 비율은 물체가 형성된 위치를 알려주는 ID 태그와 같습니다. 운석에는 고유 한 비율이 있습니다. 화성은 자체 비율을 가지고 있습니다. 달은 지구의 쌍둥이처럼 보입니다. 당신은 그것을 가지고 있습니다 :달은 지구와 똑같다는 점을 제외하고는 지구와는 다릅니다. 설명해야 할 또 다른 미묘한 비대칭 측정법.

행성 과학자들은 모든 복잡한 증거를 소화하고 새로운 창조 이야기 인 The Giant Impact Theory에 정착했으며, 두 개의 획기적인 1975 년 논문에서 영감을 얻었습니다. 이 모델에서 지구는 달이없는 태어났습니다. 그런 다음 그 형성 직후에는 화성 크기의 몸과 격렬하게 충돌했으며, 일반적으로 Theia (그리스 신화의 달의 여신 셀렌의 어머니)라고합니다. 그 결과 인페르노는 지구의 외층의 상당 부분과 함께 Theia를 기화시켰다. 재료의 일부는 왕국으로 날려 버렸지 만 그 중 상당수는 멍이 들었던 지구 주변의 디스크에 정착했습니다. 매우 짧은 기간 내에 - 10 년 만에 적은 시간! - 디스크는 달을 형성하기 위해 압축했습니다.

거대한 영향 이론은 지구 문 시스템의 광범위한 화학적 및 역동적 인 속성의 대부분을 간략하게 설명합니다. 불확실성에도 불구하고, 그것은 달이 왜 존재하는지에 대한 최고의 설명으로 거의 보편적으로 간주됩니다. 그것이하지 않는 것은 우리 앞에 매달려있는 크고 빛나는 질문에 대답하는 것입니다. ?

그것은 단지 화장품의 문제가 아닙니다. 달린 맨 마킹은 maria 로 알려진 어둡고 얼어 붙은 용암의 거대한 평원입니다. . 어떤 이유로, 거의 모든 마리아 근처에 있습니다. 보다 일반적으로, 초기 달은 지구를 향한 반구에서 훨씬 더 화산 적으로 활동적이었습니다. NASA의 달-궤도 성배 (중력 회복 및 내부 실험실) 임무는 달 빵 껍질을 측정하고 먼 쪽이 더 두껍다는 것을 확인했습니다. 우주선은 또한 근처 (그리고 가까운면에만 해당)가 길고 선형적인 매장 된 기능의 네트워크를 가지고 있으며, 이는 행성 지질 학자들이 화산 제방으로 해석한다는 것을 발견했습니다. 명백한 대답은 지구의 중력 이이 모든 불균형에 대해 비난해야한다는 것입니다. 그러나 연결을 만드는 신체적으로 그럴듯한 방법은 없습니다.

“사람들은 오랫동안 비대칭을 설명하려고 노력해 왔습니다. 아이디어는 계속 발전하고 잠시 동안 쫓겨나 고 종종 잘 지내지 않습니다.”라고 Asphaug는 말합니다. 더 자주, 달의 이중 정체성 문제는 완전히 휩쓸립니다. 지난 가을, Caltech의 David Stevenson은 영국 왕립 학회에서 음력 형성에 관한 주요 회의를 공동 주최했습니다. 그는 많은 동료들이 문제에 대해 이야기하는 방식에 대해 다음과 같이 말합니다.“방에는이 코끼리가 있지만 사람들은 그것을 무시하고 있으며 코너에서 고양이를보고 있습니다.”

여러면에서, Asphaug의 모델은 진실로, 행성이 어떻게 형성되는지에 대한 현재의 전체 사고에 대한 음력 형성의 일반적인 아이디어의 유기적 확장입니다. 영아 태양계는 점차 먼지에서 암석, 소행성, 행성으로 점차 쌓여 45 억 년 전에 신생아 태양 주위의 소용돌이 치는 디스크 내에 쌓입니다. 이 이야기는 운석 분석에서 다른 유아 별 주변의 유사한 디스크 관찰에 이르기까지 증거 라이브러리에 의해 잘 확립되었습니다. 행성이 모여서 점점 더 큰 물체가 서로 충돌해야했습니다. 이러한 충돌 중 일부는 두 개의 물체가 하나의 더 큰 물체로 붙여 넣을 정도로 부드럽게 발생해야했습니다. 그렇지 않으면 행성이 성장을 멈추고 태양계는 골절 된 잔해의 떼가 될 것입니다.

Asphaug는 충돌 과정의 미묘함, 산타 크루즈와 2012 년부터 애리조나 주립 대학에서 현재의 집에서 경력을 쌓았습니다. 수년에 걸쳐, 그는 주류 거대 임팩트 모델에 크게 기여하여 Theia의 주류 모델을 화성 크기의 인터 로퍼로 개선하는 데 도움을주었습니다. 그 과정에서 그는 이렇게 말합니다. 그는 자신이“거의 비판적”이벤트라고 부르는 것에 관심을 갖게되었으며, 두 행성이 불완전하게 충돌하는 이벤트가 불완전하게 충돌했습니다. 그는 거대한 영향을 더 큰 만남 세트에서 단 하나의 사례로 간주하게되었으며, 경사적 인 합병에서 두 행성이 살아남는 히트 앤 런 영향에 이르기까지 대부분 손상되지 않았습니다.

“대학원에서의 저의 큰 학습 경험은 행성 과학에 대한 지식의 한계에 도달하기 전에 얼마나 적게 해야하는지 실현하는 것이 었습니다. 소설적이고 해결되지 않은 문제를 찾기 전에 400 년의 물건이있는 물리학과는 다릅니다.”라고 Asphaug는 말합니다. “행성 과학에는 좋은 답변이없는 많은 근본적인 질문이 있습니다. ‘그게 당신이 생각하는거야? 정말 ? 좋아, 나도 아이디어가있어.””

그의 Colloquium-room 주현절은 거대한 영향 직후 무슨 일이 일어 났는지에 대해 아스파그를 생각했습니다. 행성 과학자들은 일반적으로 단일 달이 혼란에서 나왔다고 가정했지만 이것이 유일한 가능성은 아니었다. Asphaug의 두 달이 혜성에 대한 컴퓨터 모델링으로 완벽하게 도전했다는 Asphaug의 생각. “우리는 마음에 튀겨졌습니다. 우연의 일치였습니다.”라고 그는 말합니다.

하버드 대학교의 Matija Cuk는 이미 두 번째 달이 어디에서 왔는지 추측하여 그림의 두 번째 부분을 채웠습니다. 거대한 충격이 거대한 지구를 구입하는 기화 된 암석 고리를 만들었을 때, 달보다 60도, 같은 궤도에서 60도 뒤에있는 2 개의 안정성이 있다고 지적했다. 이 지점은 중력 조석 수영장과 같으며, 두 번째, 작은 물체가 형성 될 수있는 차분한 위치. Cuk는이 동반자 달의 이름을주지 않았지만 명확성을 위해 그리스 신화의 셀렌의 연인 이후

처음에는 달과 엔디 미온이 평화롭게 공존했지만 (종종 낭만적 인 관계에서 발생하는 것처럼) 시간은 시간이 지남에 따라 바뀌 었습니다. 중력 상호 작용으로 인해 메인 달이 지구에서 나선형으로 만들어 전체 시스템의 역학을 전환했습니다. Endymion은 꾸준한 농어를 잃고 연인의 팔에 빠졌습니다. Cuk는 Endymion이 결국 소행성의 우박처럼 달에 비가 내리고 비가 내렸다 고 이론화했다. Asphaug는 상당히 다른 가능성을 보았습니다.

Asphaug는“물건이 공동 궤도에 올 때 속도가 떨어질 때 서로 꽤 느리게 부딪 쳤으므로 충격이나 녹는 것이 많지 않습니다. “이것을 gargantuan 충격으로 생각하는 대신 우주 산사태와 비슷합니다. 그것은 당신이 상상할 수있는 가장 큰 산사태 중 하나 일 것입니다.” 후기 단계에서, Endymion의 유적은 초당 수백 미터의 속도로 떨어질 것입니다.

“계산을 수행하면 충격기가 닿는 곳이 커지면됩니다. 밀도가 약간 낮은 밀도로 만들어진 두꺼운 빵 껍질입니다.”라고 Asphaug는 말합니다. 그의 모델의 팽창 모양은 달 거리에있는 실제 빵 껍질의 형태와 일치합니다. 그는 추가 빵 껍질의 질량을 설명하기 위해 Endymion이 약 1,000km (1,000km)의 폭이 필요하다고 추정합니다. 그것은 현대 달의 직경의 약 1/4 인 그럴듯한 크기입니다. 이러한 작은 몸은 1 억년 이내에 단단한 암석으로 식었을 것입니다. 음력 표면으로 무너지면서 달의 먼쪽에 더 두꺼운 빵 껍질을 차지하는 반구 전체 잔해 필드를 만들었을 것입니다.

큰 splat는 추가적인 흥미로운 결과를 가져옵니다. 달의 한쪽 반구에 바위가 착륙하는 모든 암석의 무게는 용융 물질을 압축하여 방사성 요소가 풍부하고 다른 반구쪽으로 강제로 강제로 말합니다.“따라서 지각 비대칭뿐만 아니라 열 비대칭도 생성합니다.” 달의 한쪽에 열 농도로 인해 팽창이 발생하여 성배 우주선에서 볼 수있는 제방이 발생할 수 있습니다. Voila :먼 쪽의 두꺼운 빵 껍질, 근처의 화산 활동, 수수께끼의 음력은 모두 한 번의 스트로크로 설명되었습니다.

Asphaug는 큰 splat 가이 전체 대화를 시작한 엄청난 비대칭 성을 완전히 설명 할 수 있다는 확신이 적습니다. "약간 뻗어 있습니다."그는 음력을 만들어 낸 용암이 흐르기 때문에 인정합니다. 달이 형성 된 지 약 10 억 년이 지난 후 훨씬 나중에 폭발했습니다. 그러나 먼 쪽의 두꺼운 빵 껍질과 근처의 더 큰 내부 열을 설명함으로써, 그의 모델은 적어도 용암이 한 반구를 다른 반구보다 선호하는 올바른 조건을 설정합니다.

내가 아스파그를들을수록 더 설득력이 있습니다. Big Splat은 달의 모든 킬로미터 이상을 설명 할 수는 없지만 끔찍한 많은 사람들을 다룹니다. 그러나 음력 과학의 빙하 속도 세계에서 아스파 그의 아이디어는 지금까지 미지근한 반응을 받았습니다. 한 달이 아니라 두 개? 재앙 대신 산사태를 생성하는 천상의 영향? 그래, 우리가 당신에게 다시 오게하자.

Purdue University의 베테랑 행성 과학자이자 Grail Team의 일원 인 Jay Melosh는 달 크러스트의 밀도가 맨이와 동일하다는 우려를 제기합니다. 그는 Endymion이 단순히 달의 표면과 밀도를 가졌을 가능성이 있지만 다양성의 부족은 "적어도 Asphaug의 큰 Splat 모델을 유지하기가 더 어려워집니다"라고 말합니다. 스티븐슨도 비슷하게 조심 스럽습니다. "나는 그것이 설득력이 없지만 배제하지는 않을 것"이라고 그는 말한다. "거대한 영향 후에 우리가 생각하는 것에서 자연스럽게 나타나지 않습니다." CUK와 같은 역학 전문가는이 모델을 훨씬 더지지합니다. 그러나 결국 주요 비판은 큰 멍청이를 반증한다는 증거가 없다는 것이 아니라 실제로는 그렇지 않지만 독창적으로지지하는 것이 충분하지 않다는 것입니다.

아스파그는 동정심이 많습니다. "우리는 많은 것을 설명하지만 상대적으로 테스트 할 수없는 가설이있을 수 있습니다."라고 그는 말합니다. "우리는 지금 데이터에 굶주리고 있습니다." 한 가지 방법은 달에 지진 스테이션 네트워크를 배치하여 내부 구조에 의해 기록 된 완전한 기록을 읽을 수있게하는 것입니다. 거대한 영향 (있는 경우)과 그 이후의 큰 Splat (Ditto)가 그 자국을 깊숙이 내버려 두었을 때 무슨 일이 있었는지. 2 년 안에 NASA는 화성을위한 고정밀 지진 스테이션 인 Insight를 출시 할 예정이지만 달에 동등한 임무를 보내는 모든 제안은 격추되었습니다. Asphaug는“미국이 1970 년대에 어떻게 착륙 한 음력 임무를 종식시키는 지에 대한 슬픈 논평입니다. "마침내 대답을받을 중국인이 될 것 같아요."

다행스럽게도, 그 글럼 노트는 스토리가 끝나는 곳이 아닙니다. 왜냐하면 아스파 그의 모델을 테스트하고 행성과 달이 어떻게 형성되고 진화되는지 배우는 다른 방법이 있기 때문입니다. 그는“거의 진수”사건의 증거가 우리 주변에있을 수 있다고 지적했다. 혜성은 고대 층의 Splat 구조를 보존 할 수 있습니다. 유럽 ​​우주국의 Rosetta Mission은 이제 Churymov-Gerasimenko를 촉구 할 것입니다. 명왕성과 그 큰 위성 샤론은 지구의 달을 형성 한 것과 유사한 거대한 충격으로 형성되었을 수 있습니다. New Horizons 우주선은 2015 년에 가까운 비행을 만들 것입니다. 화성은 고유 한 독특한 남북 비대칭을 가지고 있으며, 통찰력 조사는 그 영향이 그곳에서 비난 할 수 있는지 조사하는 데 도움이 될 것입니다.

Asphaug가 계속 모델을 운영함에 따라 그는 더 많은 조사 장소를 계속 생각해냅니다. 작년에 icarus 에 출판 된 논문에서 그는 토성의 복잡한 위성 시스템이 우리 자신의 달을 만든 과정의보다 정교한 버전 인 여러 가지 충격과 합병의 결과 일 수 있다고 주장합니다. 그의 최신 아이디어는 현재 언론에서 행성 수성은 형성된 하나 이상의 히트 앤 런 충격의 희생자였으며, 이는 밀도가 높고 철분이 풍부한 구조와 그을린 지각에 물이 불가능한 존재를 설명 할 것입니다.

Asphaug에 따르면 궁극적 인 사람의 메시지는 대부분의 동료들이 간과 한 방식으로 행성 형성이 조잡하고 창의적이며 격렬하게 다양하다는 것입니다. 그는 자신이 그 일부를 놓치지 않기를 원합니다. "현대적인 컴퓨터 코드를 사용하면 우리는 매우 큰 매개 변수 공간을 탐색 할 수 있습니다."그는 2010 년에 그를 실험실로 추진 한 같은 괴짜 열정으로 말합니다. "재미는 결코 멈추지 않습니다."

Corey S. Powell은 의 편집자입니다 Discover 잡지는 Out Column과 Blog를 작성하고 의 연기 편집자를 씁니다. 미국 과학자. 그는 또한 트위터로 늦게 전환합니다 :@coreyspowell