Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah merenungkan bagaimana Bumi memperoleh satu-satunya satelitnya, Bulan. Sementara beberapa orang berpendapat bahwa itu terbentuk dari materi yang hilang oleh Bumi karena gaya sentrifugal, atau ditangkap oleh gravitasi Bumi, teori yang paling banyak diterima adalah bahwa Bulan terbentuk kira-kira 4,5 miliar tahun yang lalu ketika benda seukuran Mars (bernama Theia) bertabrakan dengan proto-Earth (alias. Hipotesis Dampak Raksasa).
Namun, karena proto-Bumi mengalami banyak dampak raksasa, beberapa bulan diperkirakan telah terbentuk di orbit di sekitarnya seiring waktu. Maka timbul pertanyaan, apa yang terjadi pada bulan-bulan ini? Mengangkat pertanyaan ini, sebuah tim yang terdiri dari tim ilmuwan internasional melakukan penelitian di mana mereka menyarankan bahwa "moonlets" ini akhirnya bisa jatuh kembali ke Bumi, hanya menyisakan yang kita lihat hari ini.
Studi yang berjudul "Moonfall: Collisions antara Bumi dan bulan-bulan sebelumnya", baru-baru ini muncul online dan telah diterima untuk publikasi di Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society. Studi ini dipimpin oleh Uri Malamud, seorang postdoctoral fellow dari Technion Israel Institute of Technology, dan termasuk anggota dari University of Tübingen, Jerman, dan University of Vienna.
Demi studi mereka, Dr. Malamud dan rekan-rekannya - Prof. Hagai B. Perets, Dr. Christoph Schafer dan Mr. Christoph Burger (seorang mahasiswa PhD) - mempertimbangkan apa yang akan terjadi jika Bumi, dalam bentuknya yang paling awal, telah mengalami beberapa dampak raksasa yang mendahului tabrakan dengan Theia. Masing-masing dampak ini akan berpotensi untuk membentuk "bulan" massa sub-Lunar yang akan berinteraksi secara gravitasi dengan proto-Bumi, serta kemungkinan moonlets yang terbentuk sebelumnya.
Pada akhirnya, ini akan menghasilkan penggabungan moonlet-moonlet, moonlet dikeluarkan dari orbit Bumi, atau moonlet jatuh ke Bumi. Pada akhirnya, Dr. Malamud dan rekan-rekannya memilih untuk menyelidiki kemungkinan yang terakhir ini, karena belum pernah dieksplorasi oleh para ilmuwan sebelumnya. Terlebih lagi, kemungkinan ini dapat memiliki dampak yang drastis pada sejarah geologi dan evolusi Bumi. Seperti yang ditunjukkan Malamud ke Space Magazine melalui email:
“Dalam pemahaman saat ini tentang pembentukan planet, tahap akhir pertumbuhan planet terestrial adalah melalui banyak tabrakan raksasa antara embrio planet. Tabrakan tersebut membentuk disk puing yang signifikan, yang pada gilirannya dapat menjadi bulan. Seperti yang kami sarankan dan tekankan di makalah ini dan makalah kami sebelumnya, mengingat tingkat tabrakan tersebut dan evolusi bulan - keberadaan banyak bulan dan interaksi timbal baliknya akan mengarah pada moonfall. Ini adalah bagian inheren, yang tak terhindarkan dari teori pembentukan planet saat ini. "
Namun, karena Bumi adalah planet yang aktif secara geologis, dan karena atmosfernya yang tebal menyebabkan pelapukan dan erosi alami, permukaannya berubah secara drastis seiring waktu. Karena itu, selalu sulit untuk menentukan efek dari peristiwa yang terjadi selama periode paling awal di Bumi - yaitu Hadean Eon, yang dimulai 4,6 miliar tahun yang lalu dengan pembentukan Bumi dan berakhir 4 miliar tahun yang lalu.
Untuk menguji apakah beberapa dampak dapat terjadi selama Eon ini, yang menghasilkan bulan purnama yang akhirnya jatuh ke Bumi, tim melakukan serangkaian simulasi partikel halus hidrodinamika (SPH). Mereka juga mempertimbangkan rentang massa rembulan, sudut tumbukan tubrukan dan laju rotasi proto-Bumi awal. Pada dasarnya, jika bulan purnama jatuh ke Bumi di masa lalu, itu akan mengubah tingkat rotasi proto-Bumi, sehingga periode rotasi sidereal saat ini 23 jam, 56 menit, dan 4,1 detik.
Pada akhirnya, mereka menemukan bukti bahwa sementara dampak langsung dari benda-benda besar tidak mungkin terjadi sejumlah tabrakan pasang surut yang terjadi. Ini akan menyebabkan material dan puing-puing dibuang ke atmosfer yang akan membentuk moonlets kecil yang kemudian akan saling berinteraksi. Seperti yang dijelaskan Malamud:
“Namun hasil kami menunjukkan bahwa dalam kasus jatuh bulan, distribusi bahan dari jatuh bulan bahkan tidak di Bumi, dan oleh karena itu tabrakan tersebut dapat menimbulkan asimetri dan komposisi ketidakhomogenan komposisi. Seperti yang kita bahas dalam makalah, sebenarnya ada bukti yang memungkinkan untuk yang terakhir - moonfall berpotensi menjelaskan heterogenitas isotopik dalam elemen yang sangat siderofil dalam batuan terestrial. Pada prinsipnya tabrakan bulan juga dapat menghasilkan struktur skala besar di Bumi, dan kami berspekulasi bahwa efek seperti itu dapat berkontribusi pada pembentukan benua super awal Bumi. Aspek ini, bagaimanapun, lebih spekulatif, dan sulit untuk secara langsung mengkonfirmasi, mengingat evolusi geologis Bumi sejak masa-masa awal itu. "
Studi ini secara efektif memperluas Giant Impact Hypothesis saat ini dan populer. Sesuai dengan teori ini, Bulan terbentuk selama 10 hingga 100 juta tahun pertama Tata Surya, ketika planet-planet terestrial masih terbentuk. Selama tahap akhir periode ini, planet-planet ini (Merkurius, Venus, Bumi dan Mars) diyakini telah tumbuh terutama melalui dampak dengan embrio planet yang besar.
Sejak saat itu, Bulan diyakini telah berevolusi karena pasang surut Bumi dan Bulan, bermigrasi keluar ke lokasi saat ini, di mana ia telah sejak saat itu. Namun, paradigma ini tidak mempertimbangkan dampak yang terjadi sebelum kedatangan Theia dan pembentukan satu-satunya satelit Bumi. Akibatnya, Dr. Malamud dan rekan-rekannya menegaskan bahwa hal itu terputus dari gambaran yang lebih luas tentang pembentukan planet terestrial.
Dengan memperhitungkan tabrakan potensial yang mendahului pembentukan Bulan, mereka mengklaim, ilmuwan dapat memiliki gambaran yang lebih lengkap tentang bagaimana Bumi dan Bulan berevolusi dari waktu ke waktu. Temuan ini juga bisa memiliki implikasi ketika datang ke studi tentang planet dan bulan Matahari lainnya. Seperti ditunjukkan Dr. Malamud, sudah ada bukti kuat bahwa tabrakan skala besar mempengaruhi evolusi planet dan bulan.
“Di planet lain kita memang melihat bukti untuk dampak sangat besar yang menghasilkan fitur topografi skala planet, seperti apa yang disebut dikotomi Mars dan mungkin dikotomi permukaan Charon,” katanya. “Ini harus muncul dari dampak skala besar, tetapi cukup kecil untuk membuat fitur planet sub-global. Moonfall adalah nenek moyang alami dari dampak seperti itu, tetapi orang tidak dapat mengecualikan beberapa dampak besar lainnya oleh asteroid yang dapat menghasilkan efek serupa. "
Ada juga kemungkinan tabrakan seperti itu terjadi di masa depan yang jauh. Menurut perkiraan migrasi saat ini, bulan Phobos Mars akhirnya akan menabrak permukaan planet. Meskipun kecil dibandingkan dengan dampak yang akan menciptakan moonlets dan Bulan di sekitar Bumi, tabrakan akhirnya adalah bukti langsung bahwa moonfall terjadi di masa lalu dan akan terjadi lagi di masa depan.
Singkatnya, sejarah Tata Surya awal adalah kekerasan dan bencana, dengan banyak ciptaan yang dihasilkan dari tabrakan yang kuat. Dengan memiliki gambaran yang lebih lengkap tentang bagaimana peristiwa-peristiwa dampak ini mempengaruhi evolusi planet terestrial, kita dapat memperoleh wawasan baru tentang bagaimana planet-planet yang membawa kehidupan terbentuk. Ini, pada gilirannya, dapat membantu kita melacak planet semacam itu di sistem ekstra-solar.
