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关于月球起源的假说

  “大碰撞”说

  “大碰撞”说

  据腾讯科学:依据这个假说,在45亿3千3百万年前,就在地球形成后不久,一颗火星大小的小行星以某个倾斜角撞击到地球。撞击毁灭了这颗原行星,并且将地球的一部分,主要是地幔,抛射入太空中。依据这种理论进行的电脑模拟,估计只有2%的原行星物质被抛入太空,进入环绕地球的圆形轨道中,而其中又只有一半在碰撞后的一百年间成为构成月球的原料。无论撞击前的原始地球是如何倾斜和自转,碰撞后的地球一天约为五个小时,并且赤道与撞击后的月球轨道面是一致的。这是近年来关于月球成因的新假设。

  撞击的证据来自阿波罗计划带回来的月球岩石,其中所含的氧同位素组成比例与地球的地幔几乎完全一样。化学元素的检查发现月球岩石几乎不含挥发性的元素和轻元素,因而被推断是在极端高温与异常的高热下形成,使这些元素都气化而逃逸了。放置在月球上的测震仪测出月球的铁镍核心,比其他形成理论(例如孪生说)预测的都要小。如此小的核心与大碰撞假说是吻合的,因为这个理论认为月球主要由地球被撞击出的地幔和撞击体的部分地幔组成的,其中并未包含撞击体的核心。(撞击体的核心下沉与地球的核心合并,成为现在的地球核心。)

  这个产生月球的撞击过程非常不可思议:一颗火星大小的天体以十分巧妙(恰恰好)的角度撞击原始的地球,既避免将地球完全的毁灭,又能产生大小和轨道都适当的月球,使地球自转轴的进动能够稳定下来。同时,它也稳定了地球的气候,使地球的环境更适合生命的发展。这种撞击成型事件的偶发性,被用来解释在宇宙中生命是非常罕见的(费米悖论):这种事件的罕见性说明同地球相似气候的罕见性,进一步说明人类存在的罕见性。这种想法是另一个论述——地球殊异假说(Rare Earth hypothesis)的支柱。

  历史上有关月球起源的假说,大致可归纳为分裂说、同源说、俘获说。三种月球起源假说虽然对月球的化学成分、结构、运行轨道和地月关系的基本特征的解释均有不同程度的依据,但在地月成分与自转速度的差异,氧及其他同位素组成的相似性等方面,仍存在许多难以自圆其说的缺点。

  分裂说

  分裂说

  月球的共振潮汐分裂说坚持月球是地球的亲生女儿,即月球是从地球中分裂出来的。坚持这一假说的科学家认为,在地球形成的早期,地球呈熔融态,由于潮汐共振作用,地球自转不稳定,即使只考虑地球和月球的角动量,当时地球自转的周期也仅有4小时,加上太阳的潮汐作用,地球的自转周期可缩短到2小时,因此有理由相信,在地球历史的早期,地球飞快地旋转,其自转速率比现在要高得多。若初期的地球是熔融状态,地球物质在地赤道面上将出现膨胀区,使在赤道面上的一部分熔体分离,或者说这部分熔融物质在地球高速自转情况下从赤道区被甩了出去,甩出去的物质在地球附近的行星际空间凝聚,冷凝后形成月球。一些持这种假说的人还认为,地球上的太平洋就是分裂出月球后留下的“疤痕”。由于这种假说提出月球是从地球分离出去的,因此这种假说被形象地比喻为“母女说”。

  同源说

  同源说

  月球起源的同源说坚信月球与地球是姐妹或兄弟关系,月球与地球在太阳星云凝聚过程中同时“出生”,或者说在星云的同一区域同时形成了地球和月球。

  主张这一假说的科学家认为,在原始太阳星云内,温度和化学成分取决于与太阳的距离。太阳系的各个行星是在星云中不同的区域、由不同化学成分的星云物质凝聚、吸积而形成的。月球与地球在太阳星云中相距较近,形成过程相似,属于同时形成的“兄弟”。对于地球与月球成分上的差异,他们解释说,形成行星时,开始是凝聚、吸积并形成以铁为主要成分的行星核,金属核进一步增长之后,星云中残留的非金属物质才凝聚,月球就是地球形成后剩下的残余物质所组成的。同源说合理解释地球与月球成分差异和月球的核、幔与壳的组成,但其模式与太阳星云的凝聚过程和地月系的运动特征不尽相符。因此,这一假说也不尽人意。

  俘获说

  俘获说

  月球捕获说认为,月球是地球抢过来的“女儿”,即地球与月球由不属于同一星云团的物质形成,由于地-月轨道的变化,在1~10个地球半径范围内,外来的月球在飞过地球附近时被地球的强大引力所捕获,最终成为一颗环绕地球运行的卫星。

  主张俘获说的科学家认为,地球和月球处在太阳星云的不同部位,由化学成分不同的星云物质凝聚而形成。月球原来的运行轨道与地球的轨道面交角很小(约5度),当月球运行到地球附近时,在地月距离为10个地球半径的范围内,月球可能被地球俘获而成为地球的卫星。

  著名有天文学家阿尔芬认为,月球曾经是一个独立的行星,月球被地球俘获时,与地球的距离大约为26个地球半径,与地球的平面的交角为149度。通过地月轨道的精细计算及激光测距的数据表明,现今月球的轨道愈来愈远离地球,每年后退约3.8厘米。

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