במשך עשרות שנים מהרהרים המדענים כיצד כדור הארץ רכש את הלוויין היחיד שלו, הירח. בעוד שחלקם טענו שהוא נוצר מחומר שאבד על ידי כדור הארץ כתוצאה מכוח צנטריפוגלי, או שנלכד בכוח הכבידה של כדור הארץ, התיאוריה המקובלת ביותר היא שהירח שנוצר לפני כ -4.5 מיליארד שנה כאשר חפץ בגודל מאדים (בשם תיאיה) התנגש עם פרוטו-אדמה (המכונה גם השערת השפעת הענק).
עם זאת, מכיוון שהפרוטו-כדור הארץ חוותה השפעות ענק רבות, צפויים להיווצר כמה ירחים במסלול סביבו לאורך זמן. נשאלת אפוא השאלה, מה קרה לירחים האלה? על ידי העלאת השאלה הזו, צוות צוות מדענים בינלאומי ערך מחקר בו הם מציעים ש"ירחונים "אלה יכלו בסופו של דבר להתנגש בכדור הארץ ולהשאיר רק את אותו אנו רואים כיום.
המחקר, שכותרתו "מפלים של ירח: התנגשויות בין כדור הארץ לבין ירחי העבר שלו", הופיע לאחרונה ברשת והתקבל לפרסום באתר הודעות חודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה. את המחקר הוביל אורי מלמוד, עמית פוסט-דוקטורט מהמכון הטכנולוגי הישראלי לטכניון, וכלל חברים מאוניברסיטת טובינגן, גרמניה ואוניברסיטת וינה.
לצורך מחקרם, שקלו ד"ר מלמוד ועמיתיו - פרופ 'חגי ב' פרץ, ד"ר כריסטוף שפר ומר כריסטוף בורגר (סטודנט לתואר שלישי) - מה היה קורה אם כדור הארץ, במתכונתו המוקדמת ביותר, היה חווה הרבה פגיעות ענק שקדמו להתנגשות עם תיאיה. לכל אחת מההשפעות הללו היה פוטנציאל ליצור "ירח" תת-ירחי שהיה יכול להיות באינטראקציה בכבידה עם כדור הארץ הפרוטו, כמו גם עם כל הירח האפשרי שנוצר בעבר.
בסופו של דבר, זה יכול היה לגרום להתמזגויות ירח-ירח, הירחיות נפלטות ממסלול כדור הארץ או לירידות הירח שנופלות לכדור הארץ. בסופו של דבר, ד"ר מלמוד ועמיתיו בחרו לחקור אפשרות זו האחרונה, מכיוון שהיא לא נחקרה בעבר על ידי מדענים. יתרה מזאת, לאפשרות זו עשויה להיות השפעה דרסטית על ההיסטוריה וההתפתחות הגיאולוגית של כדור הארץ. כפי שציין מלמוד למגזין החלל באמצעות הדוא"ל:
"בהבנה הנוכחית של היווצרות הכוכבים, השלבים המאוחרים של צמיחת כדור הארץ היבשתית היו דרך התנגשויות ענק רבות בין עוברים פלנטריים. התנגשויות כאלה מהוות דיסקי פסולת משמעותיים, שבתורם יכולים להפוך לירחים. כפי שהצענו והדגשנו במאמר זה ובמסמרים הקודמים שלנו, בהתחשב בשיעור ההתנגשויות מסוג זה והתפתחות הירחים - קיומם של ירחים מרובים והאינטראקציות ההדדיים שלהם יובילו לנפילות ירח. זה חלק מובנה, בלתי נמנע, מתורת היווצרות הפלנטה הנוכחית. "
עם זאת, מכיוון שכדור הארץ הוא כוכב לכת פעיל מבחינה גיאולוגית, ומכיוון שהאטמוספירה העבה שלו מובילה לבליה ושחיקה טבעית, פני השטח משתנים באופן דרסטי עם הזמן. ככאלה, תמיד קשה לקבוע את השפעות האירועים שהתרחשו בתקופות הקדומות ביותר של כדור הארץ - כלומר הדאון איון שהחל לפני 4.6 מיליארד שנה עם היווצרות כדור הארץ והסתיים לפני 4 מיליארד שנה.
כדי לבדוק אם יכולות להתרחש השפעות מרובות במהלך איון זה, וכתוצאה מכך ירחונים שנפלו בסופו של דבר לכדור הארץ, ערך הצוות סדרה של הדמיות חלקיקות הידרודינמיות של חלקיקים (SPH). הם שקלו גם מגוון של מסות ירח, זוויות השפעה של התנגשות ושיעורי סיבוב ראשוניים של כדור הארץ. בעיקרון, אם ירחונים היו נופלים על כדור הארץ בעבר, זה היה משנה את קצב הסיבוב של כדור הארץ הפרוטו, וכתוצאה מכך תקופת הסיבוב הצדדית הנוכחית של 23 שעות, 56 דקות ו -4.1 שניות.
בסופו של דבר הם מצאו עדויות לכך שאמנם לא היה סביר שההשפעה הישירה של חפצים גדולים עלולה היה להתרחש מספר התנגשויות גאות ושפל. אלה היו גורמים לזריקת חומר ופסולת לאטמוספירה שהיו יוצרים ירחונים קטנים שהיו אז מתקשרים זה בזה. כפי שהסביר מלמוד:
עם זאת, התוצאות שלנו מראות שבמקרה של מפל ירח, התפלגות החומר ממפל הירח אינה אפילו על כדור הארץ, ולכן התנגשויות כאלה יכולות להוביל לא-סימטריות ואי-הומוגניות בהרכב. כפי שאנו דנים במאמר, ישנן עדויות אפשריות לכך - מפל ירח יכול להסביר את ההטרוגניות האיזוטופית באלמנטים סידרופיליים מאוד בסלעים יבשתיים. באופן עקרוני התנגשויות ירח עשויות גם לייצר מבנה בקנה מידה גדול על פני כדור הארץ, ואנחנו משערים שאפקט כזה יכול היה לתרום להיווצרות יבשת העל הקדומה ביותר של כדור הארץ. עם זאת, היבט זה ספקולטיבי יותר, וקשה לאשר ישירות בהתחשב בהתפתחות הגיאולוגית של כדור הארץ מאז אותם תקופות מוקדמות. "
מחקר זה מרחיב ביעילות את השערת השפעת הענק הנוכחית והפופולרית. בהתאם לתאוריה זו, הירח נוצר במהלך 10 עד 100 מיליון השנים הראשונות של מערכת השמש, כאשר כוכבי הלכת היבשתיים עדיין התהוו. בשלבים הסופיים של תקופה זו, מאמינים כי כוכבי לכת אלה (מרקורי, ונוס, כדור הארץ ומאדים) צמחו בעיקר כתוצאה מהשפעות עם עוברים פלנטריים גדולים.
מאז אותו זמן, הוא האמין כי הירח התפתח עקב גאות ושפל בין כדור הארץ וירח, ונודד החוצה למיקומו הנוכחי, שם הוא היה מאז. עם זאת, פרדיגמה זו אינה מחשיבה השפעות שהתרחשו לפני בוא תיאיה והיווצרות הלוויין היחיד של כדור הארץ. כתוצאה מכך, ד"ר מלמוד ועמיתיו טוענים כי היא מנותקת מהתמונה הרחבה יותר של היווצרות כדור הארץ היבשתית.
על ידי התחשבות בהתנגשויות פוטנציאליות שקדמו להיווצרות הירח, לטענתן, יכול המדען לקבל תמונה שלמה יותר של התפתחותם של כדור הארץ וגם הירח לאורך זמן. לממצאים אלה עשויות להיות השלכות גם כשמדובר במחקר על כוכבי לכת ירחים אחרים. כפי שציין ד"ר מלמוד, יש כבר עדויות משכנעות לכך שהתנגשויות בקנה מידה גדול השפיעו על התפתחות כוכבי לכת וירחים.
"בכוכבי לכת אחרים אנו רואים הוכחות להשפעות גדולות מאוד שהניבו תכונות טופוגרפיות בקנה מידה גדול של כדור הארץ, כמו מה שמכונה דיכוטומיה של מאדים ואולי גם הדיכוטומיה של פני השטח של שרון," אמר. "אלה היו צריכים לנבוע מהשפעות בקנה מידה גדול, אך קטנים מספיק כדי ליצור תכונות של כדור הארץ תת-גלובאלי. מפגעי ירח הם אבות טבעיים של השפעות כאלה, אך אי אפשר לשלול השפעות גדולות אחרות של אסטרואידים שעלולים לגרום להשפעות דומות. "
יש גם אפשרות להתנגשויות כאלה להתרחש בעתיד הרחוק. על פי ההערכות הנוכחיות לגבי נדידתו, ירח פובוס של ירח מאדים בסופו של דבר על פני כדור הארץ. בעוד שהוא קטן בהשוואה להשפעות שהיו יוצרים ירחונים וירח סביב כדור הארץ, התנגשות זו בסופו של דבר היא עדות ישירה לכך שמפלי ירח התרחשו בעבר ויחלו בעתיד.
בקיצור, ההיסטוריה של מערכת השמש המוקדמת הייתה אלימה וקטלית, עם יצירה רבה הנובעת מהתנגשויות עוצמתיות. על ידי הצגת תמונה שלמה יותר על האופן בו אירועי ההשפעה הללו השפיעו על התפתחות כוכבי הלכת היבשתיים, אנו עשויים לזכות בתובנה חדשה כיצד נוצרו כוכבי לכת נושאי חיים. זה, בתורו, יכול לעזור לנו להתחקות אחר כוכבי לכת כאלה במערכות חוץ-סולאריות.
