几十年来,物理学家一直在努力解决月球形成的神秘面纱。尽管已经提出了几种似是而非的模型,但是直到现在还没有人能够特别令人满意。在一项新研究中,研究人员声称,我们这颗行星唯一的天然卫星是在与火星大小的行星撞击后形成的,该行星将液态岩浆从早期地球表面喷射到太空中国风格网stylechina.com。正如我们今天所知,这种岩浆与撞击物的一小部分材料一起固化形成月球。
岩浆可能是月球形成的关键
大多数现代月球形成模型至少可以达成一致 - 地球形成了大约45亿年,月球在两个原行星猛烈碰撞后不久加入了系统。“巨型撞击假说”解释了我们今天在地球和月球上看到的许多特征,例如它们的相对大小和旋转速率。但它有一个很大的缺点,即整个模型的缺陷 - 月球的化学成分。
我们现在知道太阳系中的大多数物体都有独特的化学成分,月球也是如此。然而,在阿波罗任务期间带回家的月球岩石表明它们的同位素指纹几乎与地球上的矿物相同。
为了解释这种主要的不一致性,研究人员设计了各种替代模型。加利福尼亚大学戴维斯分校和哈佛大学的物理学家提出的最奢华的模型之一声称祖先的碰撞将早期的地球变成了一个巨大的行星大小的甜甜圈由汽化岩石制成,称为“Synestia”(来自“syn-”,“together”和“Hestia”,希腊女神的建筑和结构)。根据这一理论,在撞击后射入轨道的熔岩块形成了月球的种子。Synestias可能不会持续很长时间 - 不超过几百年 - 因为它们无法维持它们的热量,迅速萎缩并最终坍缩成熔化的行星。当地球 - 塞内西亚逐渐缩小时,蒸发的硅酸盐岩石下降到原始月球,这解释了月球如何从地球继承其成分。另一个模型表明,碰撞到原地球的行星正在快速旋转。两种模型都是合理的,但不太可能。他们只涉及太多“ifs”。
相比之下,横滨和耶鲁大学日本海洋地球科学与技术局科学家提出的新模型听起来更接近现实。
研究人员声称,在地球形成后不久,它被热的岩浆海覆盖,而撞击物体很可能是由固体材料制成。该团队进行了一次计算机模拟,结果显示撞击对岩浆的加热远远大于撞击物体的固体。根据这个模拟,岩浆体积膨胀并射入轨道形成月球,解释了为什么月球化妆中有更多的地球物质。即使是来自撞击器的掠射也足以击碎超过70%的月球形成的碎片来自岩浆海洋。
“在我们的模型中,大约80%的月球是由原地球材料制成的,”共同作者,耶鲁地球物理学家Shun-ichiro Karato说。“在大多数以前的模型中,大约80%的月球是由撞击器制成的。这是一个很大的不同。“
这个新模型证实了以前关于月球是如何形成的理论,而不需要提出非传统的碰撞条件 - 但它也不是关于这个问题的最终决定。日本研究人员发现,撞击产生的碎片数量与目前的月球质量相当。然而,以前的工作表明碎片应该相当于月球质量的三到四倍。在未来,研究人员将调整其他变量,如撞击器的质量及其旋转,以查看生成的碎片量是否更合适。