Природний супутник Землі - Місяць, життєво важливий для перетворення Землі на ту планету, яку ми знаємо сьогодні. Місяць контролює тривалість дня і океанські припливи, які впливають на біологічні цикли форм життя на нашій планеті. Місяць також робить свій внесок у клімат Землі, стабілізуючи вісь обертання Землі, пропонуючи ідеальне середовище для розвитку та еволюції життя.
Оскільки Місяць такий важливий для життя на Землі, вчені припускають, що місяця можуть бути потенційно корисною особливістю для життя на інших планетах.
У більшості планет є місяця, але земний Місяць відрізняється тим, що він великий порівняно з розміром Землі; радіус Місяця більше чверті радіусу Землі, що набагато більше, ніж ставлення радіусів у більшості місяць до їх планет.
Мікі Накадзіма, доцент кафедри наук про Землю та навколишнє середовище Рочестерського університету, вважає цю відмінність значною. І в новому дослідженні, яке вона очолювала і опублікованому в Nature Communications, вона і її колеги з Токійського технологічного інституту та Університету Арізони вивчають місячні освіти і приходять до висновку, що тільки певні типи планет можуть утворювати місяці, великі в порівнянні з розмірами їх планет.
«Розуміючи місячні освіти, ми краще визначаємо, на що звертати увагу при пошуку планет, схожих на Землю», - каже Мікі Накадзіма.
"Ми очікуємо, що екзолуни (місяця, що обертаються навколо планет за межами нашої Сонячної системи) повинні бути всюди, але поки ми нічого не підтвердили. Наші обмеження будуть корисні для майбутніх спостережень ".
Походження земного Місяця
Багато вчених історично вважали, що великий Місяць Землі утворився в результаті зіткнення протоземлі - Землі на ранніх стадіях її розвитку - і великої протопланети Тейя розміром з Марс приблизно 4,5 мільярда років тому.
У результаті зіткнення навколо Землі утворився частково випарований диск, який зрештою перетворився на Місяць.
Щоб з'ясувати, чи можуть інші планети утворювати такі ж великі місяці, вчені провели комп'ютерне моделювання зіткнення з низкою гіпотетичних кам'янистих планет, схожих на Землю, і крижаних планет різної маси.
Вони сподівалися визначити, чи призведуть змодельовані удари до частково зіпсованих дисків, таких як диск, який сформував Місяць Землі.
Дослідники виявили, що кам'янисті планети, що перевищують масу Землі в шість разів (6M), і крижані планети, що перевищують масу Землі (1M), виробляють повністю, а не частково, випарені диски, і ці повністю випаровані диски не здатні сформувати великі місяці.
Після удару, в результаті якого диск випаровується, з часом диск остигає і з'являються рідкі місяця - будівельні блоки. У диску, що повністю випарувався, зростаючі супутники в диску відчувають сильний газовий опір пари, що дуже швидко падає на планету. Навпаки, якщо диск випаровується лише частково, супутники не відчувають такого сильного газового опору.
«У результаті ми доходимо висновку, що повністю паровий диск не здатний формувати відносно великі місяці», - говорить Мікі Накадзіма. «Планетарні маси повинні бути менше тих порогових значень, які ми визначили, щоб виробляти такі місяці».
Пошук подібних до Землі планет
Обмеження, викладені вченими, важливі для астрономів, які вивчають нашу Галактику; дослідники виявили тисячі екзопланет і можливих екзолун, але їм ще належить остаточно виявити місяць, що обертається навколо планети за межами нашої Сонячної системи.
Це дослідження може дати їм краще уявлення про те, де її шукати.
"Пошук екзопланет, як правило, був зосереджений на планетах, що перевищують шість мас Землі. Ми пропонуємо замість цього шукати планети меншого розміру, тому що вони, ймовірно, краще підходять для розміщення відносно великих супутників ".