月亮這顆陪著地球轉(zhuǎn)了幾十億年的星球,到底是怎么來的?不像太陽是太陽系的老大,天生就帶著引力聚起物質(zhì),月亮的出身,數(shù)十年里,科學(xué)家們都在鉆研,至今沒個(gè)百分百確定的答案。
不過鉆研歸鉆研,最受關(guān)注的,目前有四種假說,每一種都能解釋部分現(xiàn)象,卻也有暫時(shí)繞不開的難題。比如有觀點(diǎn)認(rèn)為,月亮是地球捕獲來的,它先在宇宙中獨(dú)立成型,后來不小心被地球引力束縛,成了咱們的衛(wèi)星。這種想法能說通為啥月亮和地球的物質(zhì)構(gòu)成有點(diǎn)不一樣,但問題是,這么大的天體要抓牢,早期地球得有特別濃密的大氣幫忙減速,可如今沒找到足夠證據(jù)證明當(dāng)時(shí)有這條件。
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另一種推測是,地球與月亮是宇宙雙胞胎,在太陽系同一區(qū)域里,宇宙中的塵埃與巖石被它們幾乎同時(shí)吸積,逐步凝聚成型。這話聽著合理,畢竟兩顆星球距離極近,位置上能說通,但深入研究后發(fā)現(xiàn)破綻:月亮里的鐵元素含量極低,那些易揮發(fā)物質(zhì)也比地球少得多,若是雙胞胎,物質(zhì)構(gòu)成不該差這么多。
早年的分裂說也很有意思,有人猜測早期地球自轉(zhuǎn)速度極快,快到自身一部分物質(zhì)被甩了出去,這些物質(zhì)后來演變成月亮,甚至認(rèn)為太平洋就是當(dāng)年甩物質(zhì)留下的疤痕。可后續(xù)計(jì)算顯示,即便地球自轉(zhuǎn)再快,也沒力氣甩出這么多物質(zhì),而且月球巖石的鐵含量,比地球地幔還低,這一說法慢慢就站不住腳了。
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大碰撞說,是如今最被認(rèn)可的,也是我覺得畫面感最強(qiáng)的一種猜想。大概45億年前,太陽系還處在混亂生長期,未成型的行星碎片,四處都是。這時(shí)候,一顆火星大小的天體(科學(xué)家命名為忒伊亞),以非正面的角度,撞上了剛形成不久的原始地球。這場碰撞有多猛烈?地球自轉(zhuǎn)軸不僅被撞得偏斜了一些(這也是地球后來有四季的原因之一),忒伊亞還被直接撞碎,它的外殼與地幔被撞至蒸發(fā),裹挾著大量塵埃、小塊物質(zhì),連同地球地幔被撞飛的碎屑,一同飄到地球周邊的軌道上。
這些飄在軌道上的碎屑,沒有一直分散,而是在引力的持續(xù)作用下,一點(diǎn)點(diǎn)聚合起來,如同孩童搭建積木般,不斷變大,如今的月亮,就是這樣最終構(gòu)成的。這一說法并非空想,有不少證據(jù)支撐:月表巖石經(jīng)科研人員分析,發(fā)現(xiàn)里面的氧同位素,和地球地幔的幾乎完全一致,就像來自同一個(gè)原料池。再者,月亮的整體密度遠(yuǎn)低于地球,恰好說明它主要由地球地幔這類輕物質(zhì)構(gòu)成,沒有像地球那樣厚重的金屬核心。2022年,源自地球地幔的氦和氖,被人在月球隕石中找到,更是給月亮源自地球相關(guān)碰撞添了實(shí)錘。
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可這一假說并非毫無漏洞。最讓人疑惑的是,忒伊亞作為外來天體,它的痕跡,本該留在月亮的物質(zhì)構(gòu)成里,可如今檢測到的地月元素組成太過接近,完全沒有混搭的跡象。為了破解這個(gè)疑問,新的思路,科學(xué)家又補(bǔ)充了進(jìn)來。索內(nèi)斯蒂亞模型,就提出了這樣的觀點(diǎn):碰撞后沒有直接產(chǎn)生碎片,而是先形成了一個(gè)旋轉(zhuǎn)的、由巖石蒸汽構(gòu)成的圓盤,地球與月亮都是從這個(gè)圓盤里逐步凝結(jié)而出,物質(zhì)在蒸汽狀態(tài)下充分混合,所以元素組成才會(huì)如此相近。也有觀點(diǎn)推測,月亮并非源于單次碰撞,而是多次小型撞擊的結(jié)果,每次撞擊都會(huì)撞出部分碎屑,這些碎屑逐步匯聚融合,最終變成了現(xiàn)在的月亮。
不管是哪種假說,都需要更多證據(jù)驗(yàn)證,而我國的深空探測任務(wù),正在幫著尋找這些證據(jù)。月球背面,嫦娥四號(hào)著陸開展探測,摸清了月幔的物質(zhì)構(gòu)成,可輔助核對(duì)月球演化的模型;接下來的天問二號(hào)任務(wù),計(jì)劃前往小行星采樣返回,太陽系初期碰撞的碎屑,或許還留存 在那些小行星上,或許能直接印證忒伊亞是否真的存在過。
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