更新理论:地球上的一大块物质,在一次碰撞中被炸飞,现在成为了月球

新发现证明了月球可能来自地球碎片,而不是“自杀式行星”的残骸。
Moon Formation In The Late Hadean Period
哈迪恩晚期的月球形成(图片来源:史密森尼航空航天博物馆)

一项新的分析表明,对很久以前地球与一颗原始行星姐妹之间碰撞的最新模拟,可能产生了与我们行星化学成分相似的月球。这支持了月球是地球一部分的理论,并有助于解决这一问题在物理上如何实现的疑问。

自阿波罗任务以来,月球科学家们就推测,我们的月球是在地球与另一个世界发生惊人碰撞后形成的,这次碰撞剥离了地球的一部分。但一直以来,这与现实之间存在一个巨大的脱节,与这个概念令人满意的理论解释格格不入。如果真是这样,那么月球应该主要由碰撞体的物质组成,而碰撞体则以我们的天然卫星的形式“转世”。理论模型和对这次灾难性撞击的计算机模拟表明,月球将由20%到40%的地球物质和60%到80%的非地球物质组成。

然而,月球和地球的关键元素具有相同的同位素,这证明月球是由地球地幔组成的。许多理论试图解释这一点,甚至有一个理论认为地球产生了自身的内部热核反应并炸开了自己。

一些科学家曾提出,地球和月球物质混合在一起,所以地球也含有一些外来物质。但最近的研究也对这一点提出了质疑。另一个问题是,如果该模型是正确的,那么与月球形成时代相当的地球行星应该转动得更快。SETI研究所的Matija ?uk及其同事重新开始研究,他们设想了一个自转非常快的地球与一颗比火星小的行星(绰号“忒伊亚”)相撞。

在他们的计算机模拟中(部分内容可见下文),一切都说得通了。月球可以主要由地球物质形成,而一个自转更快的原初地球可以通过与太阳的潮汐相互作用损失一些角动量,这解释了其速度比预期慢的原因。

在这个动画中,地球和忒伊亚由粒子聚集体表示。地球的自转速度非常快——一天只有2.3小时。质量约为火星一半的忒伊亚以每小时44,740英里的速度撞向地球。它一路深入地球核心,并在过程中在我们星球上挖出一个巨大的洞,将物质抛射出来。忒伊亚大部分被汽化,与我们星球的一部分一起,它核心的铁与地球的核心融合。

一些物质逃离地球,并在其周围形成了一个巨大的圆盘。这个圆盘几乎没有铁,但主要由地球物质构成。这可以解释月球的成分,它非常精确地与地球的成分相匹配。

为了检验这一假设,另一组研究人员对速度较慢、尺寸稍大的撞击器进行了进一步模拟。他们发现,这同样会产生与地球地幔化学成分相同的月球。总而言之,这些结果表明,我们的月球形成理论可能非常准确。

 

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丽贝卡·博伊尔是一位屡获殊荣的自由撰稿人,她撰写关于天文学、人畜共患病以及介于两者之间的各种主题的文章。她是《大西洋月刊》的特约撰稿人,她的作品经常出现在《大众科学》、《新科学家》、《FiveThirtyEight》、《连线》以及许多其他面向成人和儿童的出版物上。丽贝卡在科罗拉多州长大,离太空更近一英里,现在住在圣路易斯,靠近大陆两条最强大的河流的交汇处。

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