Почти четверть всех лунных выбросов в конечном итоге попадает на Землю

Поверхность Луны покрыта ударными кратерами, от микроскопических ямок до огромных бассейнов диаметром более 1000 километров. Эти кратеры образовались в основном в период поздней тяжелой бомбардировки около 4 миллиардов лет назад, когда внутренняя часть Солнечной системы пережила интенсивный период столкновений с астероидами и кометами. В отличие от Земли, где выветривание, эрозия и тектоническая активность постоянно изменяют поверхность, на Луне нет атмосферы и значительной геологической активности, что позволяет этим ударным образованиям сохраняться в течение миллиардов лет. Эта замечательно сохранившаяся летопись кратеров служит для того, чтобы запечатлеть важную историю формирования и эволюции нашей Солнечной системы.

Во время образования кратеров значительное количество выброшенного лунного материала достигает скорости убегания Луны и достигает Земли. Изучение этих пород помогает нам понять, как материал перемещается между двумя телами. Группа исследователей обратила внимание на это исследование, и их статья недавно была опубликована. Исследование, возглавляемое Хосе Даниэлем Кастро-Сиснеросом, использует лучшие компьютерные модели, чем предыдущие исследования, для отслеживания того, как лунный мусор достигает Земли.

Исследование использует моделирование для изучения большего количества начальных условий в течение более длительных периодов времени, чтобы лучше оценить, сколько лунного материала достигает Земли и способствует ли он образованию околоземных объектов. Команда также надеялась, что, изучая траектории лунных обломков, они смогут собрать воедино временную шкалу столкновения с Землей и то, как это повлияло на жизнь и геологию. Они также особенно заинтересованы в таких объектах, как Камо'оалева, предположительно диаметром от 36 до 100 метров, вращающихся по орбите около Земли, которые на самом деле могут быть частью Луны.

Предыдущие исследования лунных выбросов были улучшены с помощью пакета моделирования REBOUND для отслеживания частиц с Луны в течение 100 000 лет. В отличие от более ранних работ, которые использовали отдельные фазы, команда одновременно моделирует Землю и Луну, используя более реалистичное распределение скорости выброса. Они регистрировали данные каждые пять лет и события столкновений, определяемые как выбросы, достигающие 100 км над поверхностью Земли, предоставляя более полную картину того, как материал переносится с Луны на Землю.

В используемой модели использовались упрощенные вертикальные удары, хотя естественные косые удары направляли бы больше материала к Земле под меньшими углами, подход упрощал процесс. Предполагались текущие условия окружающей среды, но исторически, когда Луна была ближе и подвергалась более интенсивной бомбардировке (более 1,1 миллиарда лет назад), на Землю попадало бы еще больше лунного материала. Будущие исследования должны включать модели косых ударов и древние орбитальные конфигурации, чтобы лучше понять ранний обмен материалом между Землей и Луной.

Команда смогла сделать вывод, что после лунных столкновений Земля собирает около 22,6% выброшенного материала за 100 000 лет, причем половина этих столкновений происходит в течение первых 10 000 лет. Частота столкновений следует степенному распределению во времени (соотношение, при котором изменение одной величины приводит к пропорциональному относительному изменению другой) независимо от начального размера этих величин. Материал, запущенный с задней стороны Луны, имеет самую высокую вероятность столкновения с Землей, в то время как ведущая сторона производит самую низкую. При столкновении с Землей лунные выбросы движутся со скоростью 11,0-13,1 км/с и преимущественно ударяют вблизи экватора (с на 24% меньшим количеством столкновений на полюсах). Эти удары почти симметрично распределены между утренними и вечерними часами, достигая пика около 6 утра/вечера.

Это исследование значительно расширяет наше понимание обмена веществом Луна-Земля, показывая, что почти четверть лунных выбросов достигает Земли — половина всего за 10 000 лет. Выводы о концентрации ударов на экваторе и важности лунного места запуска раскрывают ранее неизвестные закономерности в этом процессе. Эти результаты расширяют наше понимание общей истории ударов системы Земля-Луна, одновременно поддерживая гипотезу лунного происхождения таких объектов, как Камо'оалева.