거대 충격 가설

Giant-impact hypothesis
두 행성의 충돌을 묘사한 예술가. 지구와 화성 크기의 물체 사이의 그러한 충돌은 아마도 달을 형성했을 것입니다.

거대 충돌 가설(Giant-Impact hypothesis)은 1946년 캐나다 지질학자 레지널드 데일리(Reginald Daly)가 처음 제안한 달 형성에 대한 천체지질학 가설입니다. 가설은 지구가 약 45억 년 전(태양계가 병합된 지 약 2천만~1억 년 후)에 같은 궤도를 도는 화성 크기의 왜행성과 충돌했으며, 이후 충돌 사건분출물을 형성했다고 주장합니다.[1] 이 임팩터 행성은 때때로 달의 여신인 셀레네의 어머니였던 신화 속의 그리스 타이탄의 이름을 따서 테아라고 불립니다.[2]

2016년 보고서에 발표된 달 암석의 분석에 따르면 충돌은 직접적인 타격을 가하여 두 모체의 파편화와 철저한 혼합을 일으켰을 수 있습니다.[3]

거대 충돌 가설은 현재 천문학자들 사이에서 달 형성에 대한 선호 가설입니다.[4] 이 가설을 뒷받침하는 증거는 다음과 같습니다.

  • 달의 궤도지구의 자전과 비슷한 방향을 가지고 있습니다.[5]
  • 달 암석과 지상 암석의 안정 동위원소 비율은 동일하여 공통 기원을 암시합니다.[6]
  • 지구-달계는 비정상적으로 높은 각운동량을 포함하고 있는데, 이는 지구의 자전, 달의 자전, 달이 지구 주위를 공전하는 것에 포함된 운동량이 다른 지구 행성들보다 상당히 높다는 것을 의미합니다. 거대한 충격이 이 초과 모멘텀을 제공했을 수 있습니다.
  • 달의 표본은 이 상당한 깊이로 녹았다는 것을 나타냅니다. 이것은 달의 크기와 질량을 가진 천체의 강착으로부터 얻을 수 있을 것으로 예측되는 것보다 훨씬 더 많은 에너지를 필요로 했을지도 모릅니다. 거대한 충격과 같은 극도로 에너지가 넘치는 과정이 이 에너지를 제공할 수 있습니다.
  • 달은 상대적으로 작은 철심을 가지고 있어서 지구보다 밀도가 낮습니다. 화성 크기의 천체가 지구와 충돌하는 거대한 충돌체의 컴퓨터 모델은 충돌체의 중심핵이 지구 깊숙이 침투하여 자신의 중심핵과 융합할 가능성이 있음을 보여줍니다. 이것은 로슈 한계를 넘어 더 가벼운 지각맨틀 파편의 분출물로 형성된 달을 다른 행성체보다 금속 철이 덜 남아 원시 지구와 다시 융합하도록 중력에 의해 당겨지지 않은 채 남겨지게 할 것입니다.
  • 달은 지구에 비해 휘발성 원소가 고갈되어 있습니다. 상대적으로 낮은 온도에서 기화되면서, 그것들은 고에너지 사건으로 사라질 수 있고, 지구가 그랬던 것처럼 달의 더 작은 중력이 그것들을 다시 포착할 수 없습니다.
  • 유사한 충돌의 증거는 다른 항성계에도 존재하며, 이로 인해 파편 원반이 생성됩니다.
  • 거대 충돌은 태양계 형성에 대한 선도적인 이론과 일치합니다.

그러나 거대 충격 가설의 가장 좋은 현재 모델에 대한 몇 가지 질문이 남아 있습니다.[7] 이러한 거대한 충돌의 에너지가 지구를 뜨겁게 달구어 지구의 마그마 바다를 만들었을 것으로 예측되며, 더 무거운 물질이 지구의 맨틀로 가라앉는 결과적인 행성 분화의 증거가 문서화되었습니다.[8] 그러나 거대 충돌 사건으로 시작하여 파편이 단일 달로 진화하는 것을 따르는 일관된 모델은 없습니다. 다른 의문점으로는 언제 달이 휘발성 원소의 점유율을 잃었는지, 금성이[citation needed] 형성되는 동안 거대한 충격을 경험한 금성이 왜 비슷한 달을 보유하지 않는지 등이 있습니다.

역사

1898년, 조지 다윈은 지구와 달이 한때 하나의 물체였다는 제안을 했습니다. 다윈의 가설은 지구에서 녹아내린 달이 원심력 때문에 회전했다는 것이었고, 이것이 지배적인 학문적 설명이 되었습니다.[9] 그는 뉴턴 역학을 이용하여 달이 과거에 훨씬 더 가까이 궤도를 돌았고 지구에서 멀어지고 있다고 계산했습니다. 이 표류는 나중에 미국소련의 실험에 의해 달에 배치된 레이저 거리 측정 표적을 사용하여 확인되었습니다.

그럼에도 불구하고 다윈의 계산으로는 달을 지구 표면까지 추적하는 데 필요한 역학을 해결할 수 없었습니다. 1946년 하버드 대학레지널드 앨드워스 데일리는 다윈의 설명에 이의를 제기하면서 달의 생성은 원심력이 아니라 충격에 의한 것이라고 가정하도록 조정했습니다.[10] 1974년 위성에 관한 학회가 있을 때까지 데일리 교수의 도전에 거의 관심을 기울이지 않았고, 그 동안 이 아이디어는 다시 소개되었고 나중에 윌리엄 K에 의해 1975년 이카루스에서 출판되고 논의되었습니다. 하트만과 도날드 R. 데이비스. 그들의 모델은 행성 형성 기간이 끝날 무렵, 행성과 충돌하거나 포획될 수 있는 위성 크기의 물체가 여러 개 형성되었다고 제안했습니다. 그들은 이 물체들 중 하나가 지구와 충돌하여 달을 형성할 수 있는 내화성, 휘발성이 부족한 먼지를 분출했을 수도 있다고 제안했습니다. 이 충돌은 잠재적으로 달의 독특한 지질학적 및 지구화학적 특성을 설명할 수 있습니다.[11]

캐나다의 천문학자 알라스테어 G. W. 카메론과 미국의 천문학자 윌리엄 R.도 비슷한 접근법을 취했습니다. Ward는 달이 화성 크기의 물체의 지구에 대한 접선 충돌에 의해 형성되었다고 제안했습니다. 충돌하는 물체의 외부 규산염은 대부분 기화되는 반면 금속핵은 기화되지 않을 것이라는 가설이 있습니다. 따라서, 궤도로 보내지는 충돌 물질의 대부분은 규산염으로 구성되어 있을 것이고, 이로 인해 결합하는 달은 철이 부족하게 될 것입니다. 충돌 중에 방출된 휘발성 물질은 아마도 태양계를 빠져나올 것이고, 규산염은 합쳐지는 경향이 있을 것입니다.[12]

1969년 10월 달의 기원을 주제로 한 회의에서 빌 하트만, 로저 필립스, 제프 테일러는 동료 달 과학자들에게 "당신에게는 18개월의 시간이 있습니다. 아폴로 데이터로 돌아가서 컴퓨터로 돌아가서 해야 할 일은 무엇이든 해보되 마음을 정하세요. 달의 탄생에 대해 할 말이 없는 한 우리 회의에 오지 마십시오." 1969년 하와이 코나에서 열린 컨퍼런스에서 가장 선호되는 가설로 거대 충격 가설이 등장했습니다.

회의가 열리기 전에 세 가지 "전통적" 이론의 당사자들과 거대한 영향을 심각하게 받아들이기 시작한 소수의 사람들, 그리고 논쟁이 결코 해결될 것이라고 생각하지 않는 거대한 무감각한 중간자가 있었습니다. 그 후, 본질적으로 두 그룹, 즉 거대 충돌 캠프와 불가지론자들만 있었습니다.[13]

테아

이 가설의 원시 행성의 이름은 달의 여신 셀레네를 낳은 신화 속의 그리스 타이탄 테아 / ˈθ 아이 ːə / 에서 유래되었습니다. 이 명칭은 처음에 영국의 지구화학자 Alex N에 의해 제안되었습니다. 2000년의 홀리데이는 과학계에서 받아들여졌습니다.[2][14] 현대 행성 형성 이론에 따르면, 테아는 45억년 전에 태양계에 존재했던 화성 크기의 천체 집단의 일부였습니다. 거대 충돌 가설의 매력적인 특징 중 하나는 달과 지구의 형성이 일치한다는 것입니다. 지구가 형성되는 동안 지구는 행성 크기의 물체와 수십 번의 충돌을 경험한 것으로 생각됩니다. 달을 형성하는 충돌은 그러한 "거대한 충돌" 중 하나였을 뿐이지만 확실히 마지막 중요한 충돌기 사건이었습니다. 훨씬 더 작은 소행성에 의한 후기 중폭격은 약 39억년 전에 발생했습니다.

기본모델

거대 충격 가설의 단순한 표현.

천문학자들은 태양계가 형성되기 시작한 지 약 0.1억 년 후에 지구와 테아 사이의 충돌이 약 4.4에서 4.45 사이에 일어났다고 생각합니다.[15][16] 천문학적인 측면에서 볼 때, 그 영향은 적당한 속도였을 것입니다. 티아는 지구가 거의 완전히 형성되었을 때 비스듬한 각도로 지구를 타격한 것으로 생각됩니다. 이 "후기 충격" 시나리오에 대한 컴퓨터 시뮬레이션은 초기 충격기 속도가 "무한대"에서 4킬로미터(2.5마일/s) 미만이며, 충격 시 9.3킬로미터(5.8마일/s) 이상으로 증가하고, 충격 각도는 약 45°[17]임을 시사합니다. 그러나암석산소 동위원소가 풍부하다는 것은 테아와 지구의 "활발한 혼합"을 시사하며, 이는 가파른 충돌각을 나타냅니다.[3][18] 테아의 철심은 젊은 지구의 중심부로 가라앉았을 것이고, 테아의 맨틀 대부분은 지구의 맨틀에 쌓였을 것입니다. 그러나 테아와 지구 모두에서 나온 맨틀 물질의 상당 부분은 지구 주위의 궤도로 (궤도 속도탈출 속도 사이의 속도로 분출된 경우) 또는 태양 주위의 개별 궤도로 분출되었을 것입니다 (더 높은 속도로 분출된 경우).

모델링은[19] 지구 주위 궤도에 있는 물질이 연속적으로 3단계로 달을 형성할 것이라고 가정했습니다. 처음에는 지구의 로슈 한계 밖에 존재하는 물체가 로슈 한계 내에 내부 원반 물질을 가두는 역할을 했습니다. 내부 원반은 공명하는 상호작용을 통해 외부 물체를 밀어내면서 천천히 그리고 점성으로 지구의 로슈 한계까지 퍼져나갑니다. 수십 년 후, 원반은 로슈 한계를 넘어 퍼져 나갔고, 달의 성장을 계속하는 새로운 물체를 만들기 시작했고, 수백 년 후 내부 원반의 질량이 고갈될 때까지 계속되었습니다. 따라서 안정적인 케플러 궤도에 있는 물질은 나중에 지구-달 시스템과 충돌할 가능성이 있었습니다. (지구-달 시스템의 케플러는 태양 주위를 안정적으로 공전하기 때문입니다.) 그러한 사건에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 기반으로 한 추정치는 원래의 테아 질량의 약 20%가 지구 주위를 도는 잔해의 고리로 끝났을 것이고, 이 물질의 약 절반이 달로 합쳐졌을 것임을 시사합니다. 지구는 이러한 충돌로 인해 상당한 양의 각운동량질량을 얻었을 것입니다. 충돌 전 지구 자전 속도와 기울기에 관계없이 충돌 후 5시간 정도 지난 날을 경험했을 것이고, 지구 적도와 달 궤도는 동일 평면이 되었을 것입니다.[20]

모든 고리 물질이 바로 휩쓸려 올라갈 필요는 없습니다. 달의 먼 쪽의 두꺼운 지각은 직경 약 1,000km(620mi)의 두 번째 달이 달의 라그랑주 지점에서 형성되었을 가능성을 시사합니다. 더 작은 달은 수천만 년 동안 궤도에 머물러 있었을 것입니다. 두 위성이 지구에서 바깥쪽으로 이동하면서 태양 조석 효과로 인해 라그랑주 궤도가 불안정해졌을 것이고, 그 결과 더 작은 위성이 현재 달의 먼 쪽에 충돌하여 지각에 물질이 추가되었을 것입니다.[21][22] 달 마그마는 먼 쪽의 두꺼운 지각을 뚫을 수 없어서 달 마리아의 수가 적은 반면, 가까운 쪽은 지구에서 볼 수 있는 큰 마리아를 보여주는 얇은 지각을 가지고 있습니다.[23]

거대한 충격에 의한 달 형성 시뮬레이션.

2022년에 발표된 연구에 따르면 거대 충돌은 달과 비슷한 질량과 철 함량을 가진 위성을 지구의 로슈 한계를 훨씬 벗어난 궤도에 즉시 배치할 수 있습니다. 처음에 로슈 한계 내를 통과한 위성들도 부분적으로 제거된 다음 더 넓고 안정적인 궤도에 토크를 가해 안정적이고 예측 가능하게 생존할 수 있습니다. 또한 이러한 직접 형성된 위성의 외부 층은 더 차가운 실내에서 용융되며 약 60%의 원시 지구 물질로 구성되어 있습니다. 이것은 달의 지구와 같은 동위원소 구성과 충돌기에 예상되는 다른 특징 사이의 긴장을 완화시킬 수 있습니다. 즉각적인 형성은 달의 기울기를 설명하기 위해 고도로 기울어진 궤도의 가능성을 포함하여 달의 초기 궤도와 진화에 대한 새로운 옵션을 열어주고 달의 기원에 대한 더 간단한 단일 단계 시나리오를 제공합니다.[24]

구성.

2001년, 워싱턴 카네기 연구소의 한 팀은 아폴로 계획의 암석들이 지구의 암석들과 동일하고 태양계의 거의 모든 다른 물체들과 다른 동위원소 특징을 지니고 있다고 보고했습니다.[6]

2014년 독일의 한 팀은 아폴로 샘플이 지구 암석과 약간 다른 동위원소 특징을 가지고 있다고 보고했습니다.[25] 그 차이는 미미했지만 통계적으로 유의했습니다. 한 가지 가능한 설명은 테아가 지구 근처에서 형성되었다는 것입니다.[26]

구성의 밀접한 유사성을 보여주는 이 경험적 데이터는 충돌 이전의 두 물체가 이러한 유사한 구성을 가지고 있을 가능성이 매우 낮기 때문에 표준 거대 충돌 가설로만 설명될 수 있습니다.

평형가설

2007년, 캘리포니아 공과대학의 연구원들은 Theia가 지구와 동일한 동위원소 특징을 가질 가능성이 매우 작다는 것을 보여주었습니다(1% 미만).[27] 그들은 거대한 충돌의 여파로 지구와 원시 달 원반이 녹고 기화되는 동안 두 저장소는 공통적인 규산염 증기 대기에 의해 연결되었고 지구-달 시스템은 연속적인 유체의 형태로 존재하는 동안 대류 교반에 의해 균질화되었다고 제안했습니다. 충돌 후 지구와 원시 달 원반 사이의 이러한 "평형"은 아폴로 암석과 지구 내부의 암석의 동위원소 유사성을 설명하는 유일하게 제안된 시나리오입니다. 그러나 이 시나리오가 실행 가능하려면 원시 달 원반이 약 100년 동안 지속되어야 합니다. 이것이 가능한지 여부를 결정하기 위한 작업이 진행[when?] 중입니다.

직접 충돌 가설

물리학자 Andreas Reufer와 그의 동료들이 베른 대학에서 시뮬레이션을 기반으로 지구와 달의 유사한 구성을 설명하기 위한 연구(2012)에 따르면, 테오이아는 지구를 거의 스와이프하지 않고 지구와 직접 충돌했습니다. 충돌 속도가 원래 가정했던 것보다 더 빨랐을 수도 있고, 이보다 더 빠른 속도는 테오이아를 완전히 파괴했을 수도 있습니다. 이 수정에 따라 Thia의 구성은 크게 제한되지 않아 최대 50%의 물 얼음 구성이 가능합니다.[28]

시네스티아 가설

2018년에 충돌의 생성물을 균질화하기 위한 한 가지 노력은 충돌 전 회전 속도를 높여 본체에 에너지를 공급하는 것이었습니다. 이렇게 하면, 주성에서 더 많은 물질이 떨어져 나가 달을 형성하게 됩니다. 추가적인 컴퓨터 모델링은 관측된 결과가 지구 이전의 물체가 매우 빠르게 회전함으로써 얻을 수 있다고 판단하여 '시네스티아(synestia)'라는 이름이 붙은 새로운 천체를 형성했습니다. 이것은 회전을 충분히 빠르게 회전시키기 위해 또 다른 충돌에 의해 발생했을 수 있는 불안정한 상태입니다. 이 일시적인 구조에 대한 추가 모델링은 도넛 모양의 물체(시네스티아)로 회전하는 주 물체가 식어 지구와 달을 낳기 전에 약 1세기 동안(매우 짧은 시간)[citation needed] 존재했다는 것을 보여주었습니다.[29][30]

육상 마그마 해양 가설

2019년에 지구와 달의 구성이 비슷하다는 것을 설명하기 위해 지구가 형성된 직후 뜨거운 마그마 바다로 덮여 있었고, 충돌하는 물체는 고체 물질로 만들어졌을 가능성이 있다고 가정했습니다. 모델링은 이것이 충격을 받는 물체에서 고체보다 마그마를 훨씬 더 가열하여 원시 지구에서 더 많은 물질이 분출되도록 유도하여 달을 형성하는 잔해의 약 80%가 원시 지구에서 유래했음을 시사합니다. 많은 이전 모델들은 달의 80%가 임팩터에서 나온다고 제안했습니다.[31][32]

증거

거대 충돌 시나리오에 대한 간접적인 증거는 아폴로 착륙 동안 수집된 암석에서 나왔는데, 이 암석들은 산소 동위원소 비율을 지구와 거의 동일하게 보여줍니다. KREEP가 풍부한 샘플이 존재할 뿐만 아니라 달 지각의 매우 비정형적인 구성은 달의 상당 부분이 한때 녹았다는 것을 시사하며, 거대한 충돌 시나리오는 마그마 바다를 형성하는 데 필요한 에너지를 쉽게 공급할 수 있었습니다. 몇 가지 증거는 달의 핵이 철이 풍부하다면 작은 핵임에 틀림없다는 것을 보여줍니다. 특히, 달의 평균 밀도, 관성 모멘트, 회전 서명 및 자기 유도 반응은 대부분의 다른 지구 물체의 약 50%와 대조적으로 달의 중심 반지름이 달의 반지름의 약 25% 미만임을 시사합니다. 지구-달 시스템의 각운동량 제약을 만족하는 적절한 충돌 조건은 대부분 지구의 맨틀과 임팩터에서 형성된 달을 생성하는 반면, 임팩터의 핵은 지구에 도달합니다.[33] 지구는 태양계의 모든 행성 중 밀도가 가장 높습니다.[34] 초기 지구와 테오이아의 제안된 특성을 고려할 때, 임팩터 몸체의 핵이 흡수되는 것이 이 관측을 설명합니다.

달 샘플의 아연 동위원소 구성과 지구 및 화성 암석의 아연 동위원소 구성을 비교하면 영향 가설에 대한 추가 증거를 얻을 수 있습니다.[35] 아연은 행성 암석에서 휘발[36][37]때 강하게 분획되지만 정상적인 화성 과정에서는 그렇지 않기 [38]때문에 아연의 풍부함과 동위원소 구성이 두 지질학적 과정을 구별할 수 있습니다. 달의 암석은 그에 상응하는 화성이나 화성의 화성의 암석보다 더 무거운 아연 동위원소를 많이 함유하고 있으며, 이는 거대한 충돌의 기원으로 예상되는 것처럼 증발을 통해 달에서 아연이 고갈되는 것과 일치합니다.[35]

지구 중력을 탈출하는 분출물과 소행성 사이의 충돌은 돌이 많은 운석에 충돌 가열 신호를 남겼을 것입니다. 이 효과의 존재를 가정한 분석은 다른 방법으로 얻은 날짜와 일치하여 충돌 사건이 44억 7천만 년 전으로 거슬러 올라가는 데 사용되었습니다.[39]

따뜻한 실리카가 풍부한 먼지와 풍부한 SiO 가스는 암석체 사이의 10 km/s(6.2 mi/s) 이상의 고속 충돌의 산물로 스피처 우주 망원경에 의해 베타 픽토리스 이동 그룹의 어린 별 HD 172555 근처에서 감지되었습니다.[40] 0.25 사이의 영역에서 따뜻한 먼지 벨트플레이아데스 성단에 있는 젊은 항성 HD 23514의 AU와 2AU는 테이아가 배아 지구와 충돌했을 때 예측한 결과와 유사하게 보이며, 행성 크기의 물체들이 서로 충돌한 결과로 해석되어 왔습니다.[41] 항성 BD+20°307(HIP 8920, SAO 75016) 주변에서도 유사한 따뜻한 먼지 띠가 감지되었습니다.[42]

2023년 11월 1일, 과학자들은 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 테아의 잔해가 지구 맨틀의 두 개의 거대한 변칙으로 여전히 지구 내부에서 보일 수 있다고 보고했습니다.[43][44]

애로사항

이 달 기원 가설에는 아직 해결되지 않은 몇 가지 어려움이 있습니다. 예를 들어, 거대 충돌 가설은 충돌 후에 표면 마그마 바다가 형성되었을 것이라는 것을 암시합니다. 하지만 지구에 이런 마그마 바다가 있었다는 증거는 없으며 마그마 바다에서 처리된 적이 없는 물질이 존재할 가능성이 높습니다.[45]

구성.

여러 가지 구성 불일치를 해결해야 합니다.

  • 달의 휘발성 원소 비율은 거대 충돌 가설로 설명되지 않습니다. 거대 충격 가설이 옳다면 이 비율은 다른 원인에 기인한 것임에 틀림없습니다.[45]
  • 현무암에 갇힌 물과 달 표면에서 나오는 탄소 배출과 같은 휘발성 물질의 존재는 달이 고온의 충격으로 인해 발생한 것인지 설명하기가 더 어렵습니다.[46][47]
  • 달의 산화철(FeO) 함량(13%)은 화성(18%)과 지구 맨틀(8%)의 중간이며 지구 맨틀에서 원시 달 물질의 대부분을 배제합니다.[48]
  • 만약 원시 달 물질의 대부분이 임팩터에서 나왔다면, 실제로 달에는 사이드로필릭 원소가 부족할 때, 달에는 사이드로필릭 원소가 풍부해야 합니다.[49]
  • 달의 산소 동위원소 비율은 지구의 산소 동위원소 비율과 본질적으로 같습니다.[6] 매우 정확하게 측정될 수 있는 산소 동위원소 비율은 각 태양계 몸체에 대해 고유하고 뚜렷한 특징을 제공합니다.[50] 만약 별도의 원시 행성 테오이아가 존재했다면, 분출된 혼합 물질과 마찬가지로 아마도 지구와는 다른 산소 동위원소 특징을 가졌을 것입니다.[51]
  • 달의 티타늄 동위원소 비율(50Ti/47Ti)은 지구와 매우 가까워 보입니다(4ppm 이내). 충돌하는 물체의 질량이 달의 일부였을 가능성이 거의 없습니다.[52][53]

금성 달의 부족

만약 달이 그러한 충격에 의해 형성되었다면, 다른 내행성들도 비슷한 충격을 받았을 가능성이 있습니다. 과정에 의해 금성 주위에 형성된 달은 탈출할 가능성이 거의 없었을 것입니다. 만약 그곳에서 그런 달 형성 사건이 일어났다면, 행성에 그런 달이 없는 이유에 대한 가능한 설명은 첫 번째 충돌에서 나온 각운동량에 대응하는 두 번째 충돌이 일어났기 때문일 수 있습니다.[54] 또 다른 가능성은 태양의 강력한 조석력이 가까운 행성 주변의 위성 궤도를 불안정하게 만드는 경향이 있다는 것입니다. 이 때문에 금성의 느린 자전 속도가 역사상 일찍 시작됐다면 지름이 수 킬로미터보다 큰 위성은 안쪽으로 나선형으로 회전해 금성과 충돌했을 가능성이 높습니다.[55]

지구 행성 형성의 혼란스러운 시기에 대한 시뮬레이션은 달을 형성했다고 가정되는 것과 같은 충돌이 일반적이었다는 것을 시사합니다. 지구 질량이 0.5~1개인 일반적인 지구형 행성의 경우, 이러한 충돌로 인해 일반적으로 단일 위성이 호스트 행성 질량의 4%를 포함하게 됩니다. 결과적으로 생성된 달의 궤도의 기울기는 무작위이지만, 이 기울기는 계의 이후의 동적 진화에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 어떤 궤도들은 달이 다시 행성 안으로 나선형으로 돌아가게 할 수 있습니다. 마찬가지로, 행성과 항성의 근접성도 궤도 진화에 영향을 미칠 것입니다. 순효과는 충격으로 생성된 위성이 더 먼 지구 행성의 궤도를 돌고 행성 궤도와 일치할 때 생존할 가능성이 더 높다는 것입니다.[56]

테아의 기원일 가능성

하나는 지구의 남극 방향에서 바라본 충격의 경로를 제안했습니다(규모가 아닌).

2004년, 프린스턴 대학교의 수학자 에드워드 벨브루노와 천체물리학자 고트 3세는 테아가 지구에 대한 라그랑지안5 지점4([57][58]약 60° 앞 또는 뒤)에서 트로이 소행성과 유사하게 결합했다고 제안했습니다.[5] 2차원 컴퓨터 모델은 테아가 제안한 트로이 궤도의 안정성이 증가하는 질량이 지구 질량의 약 10%(화성 질량)의 임계값을 초과했을 때 영향을 받았을 것임을 시사합니다.[57] 이 시나리오에서 행성 동물들에 의한 중력 섭동은 테아가 안정적인 라그랑지안 위치에서 이탈하도록 만들었고, 이후 지구 원양체와의 상호작용은 두 물체 사이의 충돌로 이어졌습니다.[57]

2008년에는 충돌이 허용된 값인 4.53 Gya보다 늦은 약 4.48 Gya에서 발생했을 수 있다는 증거가 제시되었습니다.[59] 2014년 컴퓨터 시뮬레이션과 지구 맨틀의 원소 존재비 측정을 비교한 결과, 태양계가 형성된 후 약 95 My의 충돌이 발생한 것으로 나타났습니다.[60]

라그랑지안 지점에 갇힌 지구와 달 사이의 궤도에 남아 있었을 수도 있는 이 충돌에 의해 다른 중요한 물체가 생성되었을 수도 있다는 주장이 제기되었습니다. 그러한 천체들은 다른 행성들의 중력이 천체들을 해방시킬 수 있을 정도로 충분히 불안정하게 만들 때까지 무려 1억년 동안 지구-달 계 내에 머물렀을지도 모릅니다.[61] 2011년에 발표된 한 연구는 달과 이 작은 물체들 중 하나 사이의 후속적인 충돌이 달의 두 반구 사이의 물리적인 특징에 있어서 주목할 만한 차이를 일으켰다고 제안했습니다.[62] 이 충돌은 분화구를 형성하지 않을 정도로 충분히 낮은 속도로 이루어졌을 것이며, 대신 작은 천체에서 나온 물질이 을 가로질러 퍼져 나가면서 두꺼운 고원 지각층이 추가되었을 것입니다.[63] 그 결과로 발생하는 질량 불규칙성은 그 후 달의 조석 잠금을 초래하는 중력 구배를 생성하여 오늘날 지구에서 가까운 쪽만 볼 수 있습니다. 그러나 GRAIL 임무에 의한 매핑은 이러한 시나리오를 배제했습니다.[citation needed]

2019년, 뮌스터 대학의 한 팀은 지구의 원시 맨틀에 있는 몰리브덴 동위원소 조성이 태양계 바깥쪽에서 기원한다고 보고하여 지구의 물 공급원을 암시했습니다. 한 가지 가능한 설명은 Theia가 태양계 바깥쪽에서 시작되었다는 것입니다.[64]

대립 가설

달의 기원에 대해 여러 시기에 제안된 다른 메커니즘은 달이 원심력에 의해 지구의 녹은 표면에서 분리되었다는 것,[9] 다른 곳에서 생성되어 지구의 중력장에 의해 포획되었다는 것,[65] 또는 지구와 달이 같은 시간과 장소에서 동일한 강착 원반에서 형성되었다는 것입니다. 이 가설들 중 어떤 것도 지구-달 시스템의 높은 각운동량을 설명할 수 없습니다.[20]

또 다른 가설은 달의 형성이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 늦게 지구와 함께 거대한 소행성의 충돌로 인한 것이며, 주로 지구의 잔해로부터 위성을 만들어낸 것이라고 합니다. 이 가설에서 달의 형성은 태양계가 형성된 후 6~1억 4천만 년 후에 발생합니다( 45억 2700만 ± 0.010억 년에서 가정된 테아 충돌과 비교).[66] 이 시나리오에서 소행성 충돌은 지구와 달의 원형에 마그마 바다를 만들어 두 물체가 공통의 플라즈마 금속 증기 대기를 공유했을 것입니다. 공유 금속 증기 다리는 지구와 원시 달에서 온 물질이 더 일반적인 구성으로 교환하고 평형을 이룰 수 있도록 해 주었을 것입니다.[67][68]

또 다른 가설은 달과 지구가 한때 멀리 떨어져 있던 물체들의 충돌이 아니라 함께 형성되었다고 제안합니다. Robin M. Canup에 의해 2012년에 발표된 이 모델은 달과 지구가 각각 화성보다 큰 두 행성체의 거대한 충돌로부터 형성되었고, 그 후 다시 충돌하여 현재 지구라고 불리는 것을 시사합니다.[69][70] 재충돌 후, 지구는 달을 형성하기 위해 생성된 물질 원반으로 둘러싸여 있었습니다. 이 가설은 다른 사람들이 설명하지 못하는 증거를 설명할 수 있습니다.[70]

달 – 오세아니아 프로셀라룸 ("폭풍의 바다")
고대 균열 계곡 – 직사각형 구조물(가시적 – 지형 – GRAIL 중력 구배)(2014년 10월 1일).
고대 균열 계곡 – 맥락.
고대 균열 계곡 – 클로즈업(예술가의 개념).

참고 항목

참고문헌

메모들

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학술논문

비학사서

외부 링크