Tutkijat ovat melko varmoja siitä, että Maahan törmäsi sen hyvin varhaisessa kehitysvaiheessa suurikokoinen kappale, jonka irrottama aines synnytti lopulta Kuun.

Siitä, mitä sen jälkeen tapahtui, ei vieläkään ole täyttä varmuutta. Taannoisen tutkimuksen mukaan törmäys olisi voinut olla niin voimakas, että planeettamme höyrystyi lähes täysin sen seurauksena. Tämä synestia-vaihe olisi muovannut Maan lähes kokonaan uudelleen ja synnyttänyt jäähtyessään myös Kuun.

Tutkijat eivät ole vielä päässeet yksimielisyyteen Maahan osuneen kappaleen massasta. Erään israelilaistutkimuksen mukaan Kuu on itse asiassa syntynyt usean pienemmän törmäyksen irrottaman maa-aineksen yhdistymisestä.

Maa ei kuitenkaan ole aurinkokuntamme ainoa planeetta, jolla on salaperäisiä kiertolaisia. Yhdysvaltalaisen Southwestin tutkimusinstituutin avaruustutkijat ovat nyt paneutuneet Marsin kuiden, Deimosin ja Phobosin syntymään. Omaan kuuhumme verrattuna ne ovat hyvin pieniä ja ne muistuttavat perunamaisen ulkomuodonsa ansiosta enemmän asteroideja.

Tutkijoiden tekemien simulaatioiden mukaan ne ovat kuitenkin syntyneet oman kuumme tavoin protoplaneetan törmäyksen vaikutuksesta. Tätä näkemystä tukee myös niiden lähes pyöreä kiertorata.

Alle kymmenentuhannen kilometrin etäisyydellä Marsia kiertävä Phobos on halkaisijaltaan 22 kilometriä. Noin 20 000 kilometrin etäisyydellä kiertävä Deimos on halkaisijaltaan vain 12 kilometriä.

Tutkijoiden mukaan Marsiin törmännyt taivaankappale oli kokoluokaltaan jotain kahden Marsin ja Jupiterin välisen asteroidivyöhykkeen suurimman asteroidin (Vesta ja Ceres) välillä. Vestan säde on 265 kilometriä ja Ceresin 473 kilometriä.

”Mallimme on ensimmäinen, jolla voidaan yhtenevästi osoittaa Marsin kuiden synnyttämän iskun tyyppi”, tutkimuksen johtaja tohtori Robin Canup kertoo tutkimusinstituutin tiedotteessa.

”Avainasemassa on kappaleen koko. Tuloksiemme mukaan havaittuun lopputulokseen tarvitaan Vestan ja Ceresin kokoinen kappale jättiläismäisen kappaleen sijaan. Mallimme ennustaa myös, että kuut koostuvat pääasiassa Marsista irronneesta materiaalista, joten niiden koostumus vastaa todennäköisesti pääosin Marsia. Avaruuteen linkoutuneen materiaalin lämpeneminen ja hidas pakonopeus osoittavat vesihöyryn kuitenkin kadonneen, viitaten siihen, että kuut ovat todennäköisesti kuivia.”

Simulaatiot osoittavat Marsin kiertoradalle sinkoutuneen aineksen levittäyneen laajalle alueelle ja muodostaneen aluksi useampia Phobosia suurempia kuita. Ne kuitenkin putosivat ajan myötä takaisin Marsin pinnalle jättäen lopulta jäljelle vain kaksi.

Myös Phobosin kiertorata itse asiassa putoaa vähitellen – noin kaksi metriä vuosisadassa. Joidenkin kymmenien miljoonien vuosien kuluttua jäljellä on siis enää vain yksi.

Southwesternin tutkijoiden havainnot ovat tärkeitä erityisesti Japanin avaruusjärjestölle (JAXA), joka lähettää avaruusaluksen tutkimaan Marsin kuita 2024. Aluksen on määrä ottaa näytteitä Phobosin pinnasta, jotka voivat vahvistaa simulaatioiden paikkansapitävyyden.

Tutkimusraportti on julkaistu Science Advances -tiedejulkaisussa. Lisää aiheesta tutkimusinstituutin tiedotteessa.

(Kuva: Robin Canup, Southwest Research Institute)