月球有可能生成于發(fā)生碰撞的幾小時(shí)內(nèi)

(相關(guān)資料圖)

撞擊可能在幾小時(shí)內(nèi)形成月球

多年來(lái)科學(xué)家們一直認(rèn)為，數(shù)十億年前，一個(gè)與火星大小相當(dāng)?shù)奶祗w（他們稱(chēng)之為忒伊亞）撞向早期地球......并形成了月亮。但形成是如何開(kāi)始的仍是一個(gè)謎。研究人員已經(jīng)研究了幾十年，但沒(méi)有確鑿的答案。大多數(shù)理論聲稱(chēng)月球是由這次碰撞的碎片在軌凝聚了數(shù)月甚至數(shù)年而成的。但也許月球形成得更快呢？宇航局公布了一項(xiàng)模擬，表明地球和忒伊亞碰撞產(chǎn)生的物質(zhì)隨沖力直接發(fā)射到軌道上，月球可能在那短短幾個(gè)小時(shí)后形成。雅各布·凱格雷斯是宇航局艾姆斯研究中心的主要作者。

他的團(tuán)隊(duì)在同行評(píng)審期刊《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上發(fā)表了他們的研究。凱格雷斯說(shuō)： 這為月球的演化開(kāi)辟了一系列全新的潛在起點(diǎn)。我們投入這個(gè)項(xiàng)目時(shí)并不確切知道這些高分辨率模擬的結(jié)果是什么。因此，除了讓你大開(kāi)眼界的標(biāo)準(zhǔn)分辨率會(huì)給你誤導(dǎo)性答案的之外，模擬的新結(jié)果還可能包括軌道上的一顆誘人的月球衛(wèi)星，這一點(diǎn)更令人興奮。

本研究中使用的模擬是同類(lèi)模型中最詳細(xì)的。它們以任意模擬運(yùn)行的最高分辨率運(yùn)行，以研究月球的起源或其他大型撞擊。這種額外的計(jì)算能力表明，低分辨率的模擬可能會(huì)錯(cuò)過(guò)這些碰撞的重要方面。新的模擬使研究人員能夠以以前的研究看不到的方式看見(jiàn)新現(xiàn)象。

地球和月球的構(gòu)成相似

了解月球的起源需要借助我們對(duì)月球的了解。我們對(duì)月球質(zhì)量、軌道和月球巖石樣本的精確分析是創(chuàng)造我們今天所見(jiàn)場(chǎng)景的關(guān)鍵。

從前流行的理論可以很好地解釋月球特性的某些方面，例如它的質(zhì)量和軌道，但伴隨著一些重大警示。一直以來(lái)突出的謎團(tuán)是為什么月球的組成與地球如此相似。科學(xué)家可以根據(jù)同位素特征研究材料的組成。同位素特征是物體形成方式和地點(diǎn)的化學(xué)線(xiàn)索。科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中研究的月球樣本顯示出與地球巖石高度相似的同位素特征，這與來(lái)自火星或太陽(yáng)系其他地方的巖石不同。這說(shuō)明月球的大部分物質(zhì)可能最初來(lái)自地球。

在之前的場(chǎng)景中，忒伊亞濺入軌道，只與來(lái)自地球的少量物質(zhì)混合。這些情景表明，我們不太可能看到如此強(qiáng)烈的同位素相似性。也就是說(shuō)，除非忒伊亞在同位素上也與地球相似，否則這不太可能是巧合。新理論使用更多的地球物質(zhì)來(lái)創(chuàng)造月球，特別是它的外層，這可能有助于解釋地月成分的相似性。

還有其他理論來(lái)解釋這些構(gòu)成上的相似性。其中一個(gè)是通感模型。在這個(gè)模型中，月球在碰撞產(chǎn)生的汽化巖石漩渦內(nèi)形成。但諸如此類(lèi)的理論很難解釋月球目前的軌道。

碰撞形成月球的更快說(shuō)

新的更快的單級(jí)形成理論為這兩個(gè)懸而未決的問(wèn)題提供了更清晰、更簡(jiǎn)潔的解釋。此外，它可以為其他未解之謎尋找答案提供新方法。這種情景將月球置于一個(gè)內(nèi)部尚未完全熔化的寬軌道上，這有可能解釋月球傾斜軌道和薄地殼等特性。這就是為什么它是迄今為止對(duì)月球起源最誘人的解釋之一。

要逐步確認(rèn)這些理論中哪一個(gè)是正確的，需要對(duì)未來(lái)的月球樣本進(jìn)行分析。月球樣本可以由宇航局未來(lái)的阿耳忒彌斯任務(wù)提供。來(lái)自月球其他部分和月球表面深處的樣本將使科學(xué)家能夠比較真實(shí)世界的數(shù)據(jù)如何與這些模擬場(chǎng)景相匹配。此外，它還將有助于解釋月球在數(shù)十億年間是如何進(jìn)化的。

模擬表明，月球可能在與地球發(fā)生大規(guī)模碰撞期間在數(shù)小時(shí)內(nèi)形成。圖片來(lái)自宇航局。

共同的起源

一方面，這些模擬幫助我們更多地了解月球。另一方面，它們使我們能更近一步理解我們自己的地球如何成為今天這個(gè)容納生命的世界。

杜倫大學(xué)研究員、該論文的合著者文森特·艾克說(shuō)： 我們對(duì)月球形成了解得越多，對(duì)地球演變就發(fā)現(xiàn)得越多。它們的歷史是交織在一起的，可以在其他因相似或截然不同的碰撞而改變的行星故事中得到呼應(yīng)。

碰撞在宇宙中很常見(jiàn)，撞擊是行星形成和演化的重要組成部分。在地球上，我們了解與忒伊亞碰撞以及其整個(gè)歷史中的其他變化，這些都是地球如何收集生命所需材料的一部分?？茖W(xué)家越能更好地模擬和分析這些碰撞中起作用的東西，我們對(duì)了解一顆行星如何演變成像地球一樣宜居的準(zhǔn)備就越充分。

概要：宇航局的新模擬表明，月球可能形成于與地球發(fā)生碰撞的短短幾個(gè)小時(shí)內(nèi)。

BY:EarthSky Voicesand

FY:人間工作區(qū)

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