diciembre 3, 2022

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La simulación de una supercomputadora revela cómo un impacto gigante podría haber dado forma a la luna

La simulación de una supercomputadora revela cómo un impacto gigante podría haber dado forma a la luna

Crédito: Universidad de Durham

Científicos líderes del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham han utilizado las simulaciones de supercomputadoras más detalladas hasta el momento para revelar una explicación alternativa para el origen de la luna, hace 4.500 millones de años. Y reveló la existencia de una gigantesca colisión entre la Tierra y[{» attribute=»»>Mars-sized body could immediately place a Moon-like body into orbit around Earth.

High-end simulations

In their search for scenarios that could explain the present-day Earth-Moon system, the researchers simulated hundreds of different impacts at high resolution, varying the angle and speed of the collision as well as the masses and spins of the two colliding bodies. These calculations were performed using the SWIFT open-source simulation code, run on the DiRAC Memory Intensive service (“COSMA”), hosted by Durham University on behalf of the DiRAC High-Performance Computing facility.

El poder computacional adicional reveló que las simulaciones de baja resolución pueden pasar por alto aspectos críticos de las colisiones a gran escala. Mediante simulaciones de alta resolución, los investigadores pueden descubrir características a las que no se podía acceder en estudios anteriores. Solo las simulaciones de alta resolución produjeron el satélite similar a la luna, y los detalles adicionales revelaron cómo sus capas exteriores contenían más material originado en la Tierra.

Si una gran parte de la Luna se formó inmediatamente después del impacto gigante, esto también podría significar que el punto de fusión de la Luna es más bajo durante la formación en comparación con las teorías tradicionales donde la Luna creció dentro del disco de escombros alrededor de la Tierra. Dependiendo de los detalles de la posterior solidificación, estas teorías deberían predecir las diversas estructuras internas de la Luna.

El coautor del estudio, Vincent Eke, dijo: «Esta trayectoria de formación podría ayudar a explicar la similitud en la composición isotópica entre las rocas lunares traídas por los astronautas del Apolo y el manto de la Tierra. También puede haber consecuencias observables para el grosor de la corteza lunar, lo que nos permitirá para determinar el tipo de colisión que ocurrió pasó más».

Además, descubrieron que incluso cuando un satélite pasa tan cerca de la Tierra que se espera que sea desgarrado por las «fuerzas de marea» de la gravedad de la Tierra, el satélite puede sobrevivir. De hecho, también podría ser propulsado a una órbita más amplia, a salvo de futuras destrucciones.

Un montón de nuevas posibilidades

«Esto abre un conjunto completamente nuevo de trampolines potenciales para la evolución lunar”, dijo Jacob Kejris, autor principal del estudio. «Entramos en este proyecto sin saber exactamente cuáles serían los resultados de estas simulaciones de alta resolución. Entonces, en Además de la gran apertura que las decisiones estándar pueden darte respuestas incorrectas, fue muy emocionante que los nuevos hallazgos pudieran incluir un desconcertante satélite similar a la luna en órbita».

Se cree que la luna se formó después de una colisión entre la joven Tierra y un objeto del tamaño de Marte, llamado Theia, hace 4500 millones de años. La mayoría de las teorías construyen la Luna por la acumulación gradual de escombros de esta colisión. Sin embargo, esto ha sido cuestionado por mediciones de rocas lunares que han demostrado que su composición es similar a la del manto de la Tierra, mientras que el impacto produce escombros que en su mayoría provienen de Theia.

Este escenario satelital inmediato abre nuevas posibilidades para la órbita lunar inicial, así como la composición prevista y la estructura interna de la Luna. Esto puede ayudar a explicar misterios sin resolver como la órbita inclinada de la luna alejándose del ecuador de la Tierra; O podría producir una luna temprana que no esté completamente fundida, lo que algunos científicos sugieren que podría ser una mejor combinación para su corteza más delgada.

Los próximos vuelos lunares deberían revelar nuevas pistas sobre el tipo de impacto gigante que condujo a la luna, lo que a su vez nos dirá sobre la historia de la Tierra misma.

El equipo de investigación incluyó a científicos de[{» attribute=»»>NASA Ames Research Centre and the University of Glasgow, UK, and their simulation findings have been published in the Astrophysical Journal Letters.

Reference: “Immediate Origin of the Moon as a Post-impact Satellite” by J. A. Kegerreis, S. Ruiz-Bonilla, V. R. Eke, R. J. Massey, T. D. Sandnes and L. F. A. Teodoro, 4 October 2022, Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847/2041-8213/ac8d96

The research was partly supported by a DiRAC Director’s Discretionary Time award and a Science and Technology Facilities Council (STFC) grant.

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