home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ HaCKeRz KrOnIcKLeZ 3 / HaCKeRz_KrOnIcKLeZ.iso / anarchy / essays / schoolsucks / moon.txt < prev    next >
Text File  |  1996-04-27  |  10KB  |  247 lines

  1. To: 
  2.          <termpapers@schoolsucks.com>
  3.  
  4.  
  5. Evolution of solar system
  6. Theories of The Origin of the Moon
  7.  
  8. The Moon is the only natural satellite of Earth.  The distance from Earth
  9. is about 
  10. 384,400km with a diameter of 3476km and a mass of 7.35*1022kg.  Through 
  11. history it has had many names:  Called Luna by the Romans, Selene and
  12. Artemis 
  13. by the Greeks.  And of course, has been known through prehistoric times. 
  14. It is 
  15. the second brightest object in the sky after the Sun.  Due to its size and 
  16. composition, the Moon is sometimes classified as a terrestrial "planet"
  17. along with 
  18. Mercury, Venus, Earth and Mars.
  19.  
  20. Origin of the Moon 
  21. Before the modern age of space exploration, scientists had three major 
  22. theories for the origin of the moon: fission from the earth; formation in
  23. earth 
  24. orbit; and formation far from earth. Then, in 1975, having studied moon
  25. rocks 
  26. and close-up pictures of the moon, scientists proposed what has come to be 
  27. regarded as the most probable of the theories of formation, planetesimal
  28. impact 
  29. or giant impact theory.
  30.  
  31. Formation by Fission from the Earth 
  32. The modern version of this theory proposes that the moon was spun off from 
  33. the earth when the earth was young and rotating rapidly on its axis. This
  34. idea 
  35. gained support partly because the density of the moon is the same as that
  36. of 
  37. the rocks just below the crust, or upper mantle, of the earth. A major
  38. difficulty 
  39. with this theory is that the angular momentum of the earth, in order to
  40. achieve 
  41. rotational instability, would have to have been much greater than the
  42. angular 
  43. momentum of the present earth-moon system.
  44.  
  45. Formation in Orbit Near the Earth
  46. This theory proposes that the earth and moon, and all other bodies of the
  47. solar 
  48. system, condensed independently out of the huge cloud of cold gases and
  49. solid 
  50. particles that constituted the primordial solar nebula. Much of this
  51. material 
  52. finally collected at the center to form the sun.
  53.  
  54. Formation Far from Earth  
  55. According to this theory, independent formation of the earth and moon, as
  56. in 
  57. the above theory, is assumed; but the moon is supposed to have formed at a 
  58. different place in the solar system, far from earth. The orbits of the
  59. earth and 
  60. moon then, it is surmised, carried them near each other so that the moon
  61. was 
  62. pulled into permanent orbit about the earth.
  63.  
  64. Planetesimal Impact 
  65. First published in 1975, this theory proposes that early in the earth's
  66. history, 
  67. well over 4 billion years ago, the earth was struck by a large body called
  68. planetesimal, about the size of Mars. The catastrophic impact blasted
  69. portions 
  70. of the earth and the planetesimal into earth orbit, where debris from the
  71. impact 
  72. eventually coalesced to form the moon. This theory, after years of research
  73. on 
  74. moon rocks in the 1970s and 1980s, has become the most widely accepted 
  75. one for the moon's origin. The major problem with the theory is that it
  76. would 
  77. seem to require that the earth melted throughout, following the impact,
  78. whereas 
  79. the earth's geochemistry does not indicate such a radical melting.
  80.  
  81. Planetesimal Impact Theory (Giant Impact Theory)
  82. As the Apollo project progressed, it became noteworthy that few scientists 
  83. working on the project were changing their minds about which of these three
  84.  
  85. theories they believed was most likely correct, and each of the theories
  86. had its 
  87. vocal advocates. In the years immediately following the Apollo project,
  88. this 
  89. division of opinion continued to exist. One observer of the scene, a
  90. psychologist, 
  91. concluded that the scientists studying the Moon were extremely dogmatic and
  92.  
  93. largely immune to persuasion by scientific evidence. But the facts were
  94. that the 
  95. scientific evidence did not single out any one of these theories. Each one
  96. of them 
  97. had several grave difficulties as well as one or more points in its favor.
  98.  
  99. In the mid-1970s, other ideas began to emerge. William K. Hartmann and D.R.
  100.  
  101. Davis (Planetary Sciences Institute in Tucson AZ) pointed out that the
  102. Earth, in 
  103. the course of its accumulation, would undergo some major collisions with
  104. other 
  105. bodies that have a substantial fraction of its mass and that these
  106. collision would 
  107. produce large vapor clouds that they believe might play a role in the
  108. formation of 
  109. the Moon. A.G.W. Cameron and William R. Ward (Harvard University, 
  110. Cambridge MA) pointed out that a collision with a body having at least the
  111. mass 
  112. of Mars would be needed to give the Earth the present angular momentum of
  113. the 
  114. Earth-Moon system, and they also pointed out that such a collision would 
  115. produce a large vapor cloud that would leave a substantial amount of
  116. material in 
  117. orbit about the Earth, the dissipation of which could be expected to form
  118. the 
  119. Moon.  The Giant Impact Theory of the origin of the Moon has emerged from 
  120. these suggestions.
  121.  
  122. These ideas attracted relatively little comment in the scientific community
  123. during 
  124. the next few years. However, in 1984, when a scientific conference on the
  125. origin 
  126. of the Moon was organized in Kona, Hawaii, a surprising number of papers
  127. were 
  128. submitted that discussed various aspects of the giant impact theory. At the
  129. same
  130. meeting, the three classical theories of formation of the Moon were
  131. discussed in 
  132. depth, and it was clear that all continued to present grave difficulties.
  133. The giant 
  134. impact theory emerged as the "fashionable" theory, but everyone agreed that
  135. it 
  136. was relatively untested and that it would be appropriate to reserve
  137. judgement on
  138. it until a lot of testing has been conducted. The next step clearly called
  139. for 
  140. numerical simulations on supercomputers.
  141.  
  142. ôThe author in collaboration with Willy Benz (Harvard), Wayne L.Slattery at
  143. (Los 
  144. Alamos National Laboratory, Los Alamos NM), and H. Jay Melosh (University
  145. of 
  146. Arizona, Tucson, AZ) undertook such simulations. They have used an 
  147. unconventional technique called smooth particle hydrodynamics to simulate
  148. the 
  149. planetary collision in three dimensions. With this technique, we have
  150. followed a 
  151. simulated collision (with some set of initial conditions) for many hours of
  152. real 
  153. time, determining the amount of mass that would escape from the Earth-Moon 
  154. system, the amount of mass that would be left in orbit, as well as the
  155. relative 
  156. amounts of rock and iron that would be in each of these different mass
  157. fractions. 
  158. We have carried out simulations for a variety of different initial
  159. conditions and 
  160. have shown that a "successful" simulation was possible if the impacting
  161. body had 
  162. a mass not very different from 1.2 Mars masses, that the collision occurred
  163. with 
  164. approximately the present angular momentum of the Earth-Moon system, and 
  165. that the impacting body was initially in an orbit not very different from
  166. that of the 
  167. Earth.
  168.  
  169. ôThe Moon is a compositionally unique body, having not more than 4% of its 
  170. mass in the form of an iron core (more likely only 2% of its mass in this
  171. form). 
  172. This contrasts with the Earth, a typical terrestrial planet in bulk
  173. composition, 
  174. which has about one-third of its mass in the form of the iron core. Thus, a
  175.  
  176. simulation could not be regarded as æsuccessfulÆ unless the material left
  177. in orbit 
  178. was iron free or nearly so and was substantially in excess of the mass of
  179. the 
  180. Moon. This uniqueness highly constrains the conditions that must be imposed
  181. on 
  182. the planetary collision scenario. If the Moon had a composition typical of
  183. other 
  184. terrestrial planets, it would be far more difficult to determine the
  185. conditions that 
  186. led to its formation.
  187.  
  188. The early part of this work was done using Los Alamos Cray X-MP computers. 
  189. This work established that the giant impact theory was indeed promising and
  190. that 
  191. a collision of slightly more than a Mars mass with the Earth, with the
  192. Earth-Moon 
  193. angular momentum in the collision, would put almost 2 Moon masses of rock
  194. into 
  195. orbit, forming a disk of material that is a necessary precursor to the
  196. formation of 
  197. the Moon from much of this rock. Further development of the hydrodynamics 
  198. code made it possible to do the calculations on fast small computers that
  199. are 
  200. dedicated to them.
  201.  
  202. Subsequent calculations have been done at Harvard. The first set of
  203. calculations 
  204. was intended to determine whether the revised hydrodynamics code reproduced
  205.  
  206. previous results (and it did). Subsequent calculations have been directed
  207. toward 
  208. determining whether "successful" outcomes are possible with a wider range
  209. of 
  210. initial conditions than were first used. The results indicate that the
  211. impactor must 
  212. approach the Earth with a velocity (at large distances) of not more than
  213. about 5 
  214. kilometers. This restricts the orbit of the impactor to lie near that of
  215. the Earth. It 
  216. has also been found that collisions involving larger impactors with more
  217. than the 
  218. Earth-Moon angular momentum can give "successful" outcomes. This initial 
  219. condition is reasonable because it is known that the Earth-Moon system has
  220. lost 
  221. angular momentum due to solar tides, but the amount is uncertain. These 
  222. calculations are still in progress and will probably take 1 or 2 years more
  223. to 
  224. complete
  225.  
  226. Bibliography
  227. GIANT IMPACT THEORY OF THE ORIGIN OF THE MOON, A.G.W. Cameron,
  228. Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge MA 02138,
  229. PLANETARY GEOSCIENCES-1988, NASA SP-498
  230.  
  231. EARTH'S ROTATION RATE MAY BE DUE TO EARLY COLLISIONS, Paula 
  232. Cleggett-Haleim, Michael Mewhinney, Ames Research Center, Mountain View, 
  233. Calif.  RELEASE:  93-012
  234.  
  235. Hartmann, W. K. 1969.  ôTerrestrial, Lunar, and Interplanetary Rock 
  236. Fragmentation.ö
  237.  
  238. Hartmann, W. K. 1977.  ôLarge Planetesimals in the Early Solar System.ö
  239. 1 "Landmarks of the Moon," Microsoft« Encarta« 96 Encyclopedia. 
  240. ⌐ 1993-1995 Microsoft Corporation. All rights reserved.
  241.  
  242. 2 "Characteristics of the Moon," Microsoft« Encarta« 96 
  243. Encyclopedia. ⌐ 1993-1995 Microsoft Corporation. All rights 
  244. reserved.
  245.  
  246.