月球是怎么形成的?科学家:从地球“喷出”的?静等嫦娥5号归来

人总是对于宇宙中的一切神秘事物充满好奇,尤其是那高挂天上的皎月,总引人遐想,古人苏轼曾有“明月几时有?把酒问青天。不知天上宫阙,今夕是何年?”之叹。

月球是怎么形成的?科学家:从地球“喷出”的?静等嫦娥5号归来

古人没办法知道月上宫阙是何年,但随着科技的进步,和我国的嫦娥5号从月球成功“挖土”返回中,虽然说此次只计划带回2公斤样本,但这已经足够我们研究月球的很多历史和秘密了,我们会离月球年代与形成真相却越来越接近。

月球起源

大碰撞说

说起月球的起源时就要提到,天文学界在1970年代至今普遍支持的一种“大碰撞说”的说法。意指月球的起源,大约在45亿年前,有一颗与火星差不多大小的星体(天文学名:在纪录片中被译为“提亚”),在撞击或是擦撞地球后,削出的一块“地球碎片”就是现在的月球

许多证据证明了这个说法的可信度:

  1. 一是地球自转的方向与月球公转的方向相同,用物理学来解释的话,便是因为他们是从同一个物体分裂出来的缘故;
  2. 第二是地球与月球拥有的同位素含量比率,经仪器鉴定之后,发现月球与地球曾经都来自于同一个星球。(但等我们嫦娥5号取回月球土壤后会进一步分析研究,希望能给出让人惊喜的答案)


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忒伊亚撞击地球示意图


地球内喷说

而在近期《自然》期刊上的新研究显示,地球与月球的确“本是同根生”,但是月球其实是从“地球内部喷出来的”,与传统学说提到的“擦撞出来的一块碎片”完全不一样,这到底是怎么回事呢?

传统上认为,月球被擦撞出来的流程如下图:

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因为近年来仪器技术的进步,让我们重新测定了当年阿波罗号航天飞机登月带回地球的样本,发现了许多70年代没有发现的东西,很有可能旧的“擦撞碎片说”无法解释这些事情。

当年阿姆斯特朗登月带回了不少月球物质

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阿波罗16号取回的月球岩石样本

如果碰撞学说说法是正确的话,那么月球应该有来自“忒伊亚的碎片”,但化学物质的分析显示,同位素化学物质的仪器读数都跟地球相差无几。随后进一步的分析后发现,虽然大部分的同位素仪器读数都是与地球一样,但他们发现月球样本中有更多的“重钾”同位素,而重钾这种金属本身需要非常高的温度才能气化并从星球分离出去,这意指当初地球一定是遭受非常巨大的冲击才会可能形成月球。

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在研究的模型中在,忒伊亚与地球接触的时候,实验模拟出的撞击力非常的剧烈,这种力度的剧烈程度与传统的只是轻轻擦撞的说法完全不同,犹如拿“大铁锤敲破西瓜”那般剧烈。砸下去的那一刻,因碰撞产生的温度非常高,高到可以蒸发忒伊亚上的与地球上的物质,整体气体最后扩张喷出,就像就像砸西瓜一样“喷汁”喷发出来,最后气体冷却成为月球。

研究的内容基本上与传统的碰撞学说,本质上没有太大的差异,但这让我们知道,早期太阳系的形成与星体的移动、碰撞非常激烈,整体星系比我们想得更不稳定。

支撑月球形成的两个假说的样本不完整

但还有一个关键的信息需要注意,这也是支撑这两种假设的根本,就是“样本”。美国人目前取的月球样本为在月面取得的样品为382千克,看起来貌似很多了,但是有局限性。他们在月面取得的样品是无目的,当然早期采样尽可能多,尽可能广采样是合理的,但随着对月岩深入的研究后发现少了一个重要点!他们的样品都集中在月海平原地区,都是32亿至42亿岁之间的样本,而月球的年龄在45亿岁。而在高原却没有采集到能展示相关信息的月岩,所以说他们的样本跨度不全面!

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上图为嫦娥五号预定的登陆点,与阿波罗着陆点离得很远

而恰恰嫦娥五号就在风暴洋北部的吕姆克火山登月,月球其他火山早在35亿年前就停止喷发,而吕姆克火山(Mons Rümker)在25亿年前还在喷发,因此吕姆克火山更具有研究价值。所以为什么NASA在嫦娥五号登月取样之际迫不及待的讨要一份样品了。

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嫦娥5号

宇宙星体的形成与运行十分奥秘,大自然真的是很令人惊叹!我们带回的月球土壤想必一定会让许多人震惊!在此预祝嫦娥5号凯旋!

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页面更新:2024-03-02

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