Ay’ın kökeni yıllar boyunca pek çok bilimsel tartışmanın konusu olmuştur. Artık çoğu bilim insanı, yaklaşık 4,5 milyar yıl önce Theia olarak bilinen Mars büyüklüğünde bir nesnenin erken Dünya ile çarpıştığı konusunda hemfikir. Bu felaketin sonucunda uzaya çok büyük miktarda enkaz atıldı ve bunlar daha sonra birleşerek Ay’ı oluşturdu.
Modern teorilere göre Ay, güneş sisteminin doğuşundan kısa bir süre sonra oluşmuştur. Oluşumu, erken Dünya ile protogezegen Theia arasındaki büyük ölçekli bir çarpışmayla başladı. Çarpma, enkazı Dünya’nın etrafındaki yörüngeye gönderdi ve bunlar sonunda birleşerek Ay’ı oluşturdu. Bu teoriyi destekleyen pek çok kanıt var, özellikle de Dünya’nın mantosu ve ay kayalarının bileşimi.
Steven Lepp ve ekibi tarafından Nevada Üniversitesi’nde yayınlanan bir makalede araştırmacılar, çarpma sonucu saçılan malzemenin dinamiklerini inceledi. Ay’ın oluşumundan kısa bir süre sonra, mevcut değerinin yaklaşık %5’i kadar bir mesafede (ortalama mesafe – 384.400 km) Dünya’nın etrafında döndü. Dünya ile Ay arasındaki gelgit etkileri nedeniyle yavaş yavaş mevcut yüksekliğinden uzaklaştı.
Ayımızın yüzeyi öncelikle, bugün aşina olduğumuz kabuğu, mantoyu ve çekirdeği oluşturmak üzere yavaş yavaş soğuyan ve katılaşan erimiş magmadan oluşuyordu. Yoğun bombardıman, ay yüzeyinde darbe çöküntüleri ve krater izleri bıraktı ve volkanik aktivite, ay denizlerinin yavaş yavaş oluşmasına yol açtı.
Ay’ın Dünya etrafındaki yörüngesi, 0,0549’luk bir dışmerkezlilik ile hafif eliptik bir şekil aldı. Mükemmel bir daire değil ve Dünya’dan 364.397 km ila 406.731 km uzaklıkta hareket ediyor. Dünya-Ay sisteminin ilk yıllarında sistem o kadar istikrarlı değildi ve biriken Ay’daki parçacıklar daha kaotik yolculuklar yapıyordu. Gelişen yörüngeleri tanımlayan terimlerden biri düğüm devinimidir (yörünge kesişimlerinin yörünge etrafında yavaşça hareket ettiği yer). İki tür düğümsel devinim vardır ve ilki, yörüngedeki parçacıkların Dünya-Ay sisteminin açısal momentum vektörü etrafında yavaşça ilerlemesini ifade eder. Yörünge nesnesinin eğimi yüksek olduğunda, oldukça eksantrik ikili dosyalar etrafında başka bir durum meydana gelir.
Lepp’in ekibi olası tüm yörüngeler arasında en istikrarlı olanın kutupsal yörüngelerdekiler olduğunu gösterdi. Daha da ileri giderek, Ay’ın oluşumundan sonra Dünya-Ay ikili sisteminin etrafında bu tür yörüngelerin var olduğunu gösterdiler.
Gelgit etkileşimleri nedeniyle Dünya ile Ay arasındaki mesafe giderek arttıkça, uzayda kutupsal yörüngelerin var olabileceği bölge daraldı. Bugün, Ay Dünya’dan şu anki uzaklığındayken, Güneş’in neden olduğu düğümsel devinim hakim olduğundan sabit kutupsal yörüngeler yoktur.
Ekip, kutupsal yörüngesel malzemenin varlığının, Dünya ve Ay gibi ikili sistemin dışmerkezliliğinin artmasına katkıda bulunabileceği sonucuna vardı. Eğer önemli miktarda madde kutupsal yörüngeye girerse, Dünya-Ay sisteminin dışmerkezliği artacaktır.
Bu çalışma, Dünya-Ay sisteminin oluşumu ve evrimi hakkında, Güneş Sistemi’nin erken dönemlerinde meydana gelen süreçlerin daha iyi anlaşılmasına yardımcı olabilecek yeni veriler sağlıyor.