新研究證實月球誕生於“大碰撞”

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新研究證實月球誕生於“大碰撞”

很長時間以來,科學家們一直都認為在我們地月系中的月亮,是在一次大撞擊中誕生的——一次大規模的行星碰撞,通常被我們稱做“雙月碰撞說”或者“大碰撞說”(“The Big Splat”)。在最新一期《自然》雜誌上,有這樣一篇研究報告證實了月球的誕生是由“大碰撞”形成的。而之後,今天的《科學》雜誌上所刊載的兩個研究又將這個才被證實的假設進行了深入的分析——結果,月球的起源可能比我們所想象的都要神祕和怪異。

“大碰撞”的故事是這樣的:46億年前,一個有火星大小的物體不知道從哪裡被噴射出來,直接轟到了地球上,將大量來自地球表面的殘片都撞進了地球軌道。隨著時間的過去,軌道內飄蕩的殘骸漸漸形成了碟狀物,並且吸引了更多質量較小的殘片,最終,這團碟狀物形成了今天我們看見的月亮。

“大碰撞”假說在過去幾十年裡一直都比較被認可,這其中的一部分原因就是科學家們掌握的關鍵證據。月球岩石中普遍缺乏一些元素,比如鈉,鉀,鋅和鉛。上述元素都是揮發性元素,很容易蒸發,特別在高溫岩石中,這些元素極易蒸發並迅速消散。這些元素的缺乏與大碰撞假說的時間線也能對上。

新研究證實月球誕生於“大碰撞”
概念圖,作者 Ron Miller

不過有一個一直沒有解決的問題困擾著科學界。科學家們在研究月球岩石希望能在岩石中發現“同位素分餾”(由於同位素質量不同,在物理,化學,生物化學過程中,一種元素的不同同位素在兩種或兩種以上物質之間的分配具有不同的同位素比值的現象。)輕的同位素相比較下更快進入蒸汽相(vapor phase),所以如果大碰撞真的發生過,應該會在月球上留下更多的重元素同位素。但是當研究人員們探測月球樣本時,他們並沒有發現同位素分餾的跡象。

最終,在今天的《自然》上,小行星科學家向科學界呈現了大家期待已久的證據——在過去若干個阿波羅號所採集的月球岩石中確實富含較多的重鋅同位素。“這是非常令人興奮的發現,”加州大學聖迭戈分校的地球化學家(geochemist)以及研究報告的另一作者 James Day 告訴 iO9 的編雞說。

“如何才能讓一個物體上的易揮發性物質消失呢?當然在這個例子裡,物體指的是月球”Day 自問道。然後他回到了這個問題:“那必須得有一種全[月]球性的大規模融化才能為鋅的揮發提供足夠的熱量。這也就證明那場災難性的大碰撞真的發生過。”

上述內容充其量也只是證明大碰撞確實發生過,不過到底是怎樣發生的我們還不知道。的確,月球的誕生看起來真的很像是兩個物體相撞後所形成的,不過今天的《科學》中出現了兩種關於這個假說的不同說法。

其中的第一個研究,由小行星科學家 Robin Canup 進行。這項研究主張,在大碰撞假說中,撞擊地球的物體並不是之前所建模型中“火星大小”的物體,這個物體應該給火星要大很多。

新研究證實月球誕生於“大碰撞”

“火星的質量僅為地球的十分之一左右”Canup 告訴 iO9 說,“我所建的模型裡,相撞的應該是兩個大小質量近似的物體。”

在 Canup 的模擬中,撞擊物和被撞擊目標的質量大約都為現在地球的1/2。這兩個物體最先相遇的方式是一次低速撞擊,但是在首次撞擊的27小時之後,[由於引力作用]兩個物體的軌道被合併到了一起,最後融合成了一個地球質量大小的實體,這個實體被一些撞擊產生的碎片所圍繞,這些碎片逐漸形成之前說過的碟狀物,最終形成月球。

[keep_beating via: iO9 ]

新研究證實月球誕生於“大碰撞”原文請看這裡

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