拥抱太阳的月亮:听听它们的故事

在之前的文章中,我们曾经提到宇宙大爆炸理论

就是Bang的一声,宇宙诞生了

而根据哈勃计算法,到目前为止,宇宙有多大了呢?

大约是138.2亿年


那么,处其中的我们,地球乃至整个太阳系

有多少年了呢

拥抱太阳的月亮:听听它们的故事

(以下文章内容来源于网络)


最近,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室科学家在最新一期《科学》杂志撰文称,他们对陨石上钼元素的同位素进行研究后得出结论称:大约45亿年前,我们身处的太阳和太阳系在短短20万年内形成,这也是科学家首次计算出太阳系形成所需时间。此前,天文学家观察了与太阳系形成情况类似的其他恒星系统,估计云团的坍塌和恒星的形成大概需要100万到200万年,但最新研究结果表明,我们所处的太阳系情况比较特殊。

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太阳诞生:漫长而又偶然

在宇宙历史上99%的时间里,从宇宙大爆炸中形成的气体云一直在发生引力坍缩而形成恒星,但像我们太阳系这样的系统并非最开始就能形成。宇宙中一代又一代的恒星不断产生和死亡,其中大质量恒星会发生超新星爆发,由此会制造出大量的重元素,这些是构成生命所必需的元素。大质量恒星的寿命非常短暂,它们在几千万年甚至几百万年的时间里就会耗尽燃料,最终猛烈爆炸成为超新星。

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随后最重的那些元素会优先向银河系中心区域运动,而较轻的元素则向外围运动。形成太阳系的原始太阳星云远离中心,靠近银盘的边缘,距离银心大约2.6万光年。当太阳系最初形成的时候,组成太阳系的元素是70%的氢和28%的氦,而其元素的总和只有2%。尽管如此,这与宇宙最初的元素组成有了很大的变化。在宇宙早期的太初核合成过程中,所形成的元素有多达75%是氢,25%是氦,而其他元素几乎没有。

有了上一代恒星超新星爆发后所制造出的重元素,就有了孕育地球生命的物质基础。在太阳星云中,高密度的中心会发生引力坍缩,大量的物质落入中心。随着引力坍缩,太阳星云的自转速度逐渐加快,中心的密度和温度越来越高。当中心温度达到400万度时,氢原子核就会发生核聚变而产生更重的氦原子核,这被认为是恒星诞生的起点。根据目前的研究结果,太阳的诞生时刻被认为是在45.6亿年前,当时宇宙的年龄大约为目前的三分之二。

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在太阳形成之后,周围环绕太阳运动的残余星云会在引力的作用下不断聚集,它们最终形成了太阳系的各大行星。由于靠近太阳的区域,受到太阳风的作用很强,氢气和氦气这样较轻的物质就会被太阳风往外吹,所以靠近太阳的区域形成的四颗行星主要是由重元素组成,它们都是岩质行星。而在远离太阳的区域,大量的氢气和氦气被聚集在一起,形成了四颗质量庞大的巨行星。

在地球冷却之后,地球上出现了由液态水组成的海洋,其中逐渐孕育出了生命,构成生命的重元素都是来自于上一代的大质量恒星。如果追根溯源,这一切的元素都是来自于138亿年前的婴儿期宇宙。

太阳系中最古老的固体是钙铝混合物(CAIs),这些样品直接记录了太阳系的形成。CAIs的大小从微米到厘米不等,在超过1026摄氏度(与年轻太阳的“体温”类似)的高温环境下形成。随后,它们被运送到碳质球粒陨石(及其母体)形成的区域,科学家们正是在该区域发现了它们。

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说完太阳,我们再来说说月亮

在不同的科幻小说和漫画中

描述过人类在月球生活的场景

而1969年随着人类登陆月球,这种想象似乎成为可能

然而,如果想在一个星球生活

有几件事是不能缺少的:阳光、氧气和水

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月球上可能有水吗?

在地球上,水是生命之源,地球上的水也是很常见的,不过,除了地球之外,在其它星球上,却不曾有液态水被发现。而如果月球上不存在水资源,未来人类如果真的移民到了月球上,水资源就需要从地球上运往月球。通过计算得知,平均一升的瓶装水从地球运往月球,所需要的成本大约为3.5万美元,可以说,地球上的水在月球上会买到天价。如今伴随着重返月球、月球开发等一系列计划的实施,也让水变得无比珍贵,所以,只有在月球上找到了水,而且月球上水资源非常充足,人类才可以真正将月球作为太空探索的中转站。

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早在20世纪末,科学家们就认为月球上是存在水的,进入到21世纪,印度的月球探测器,也在月球上发现了一些高度疑似水的痕迹。不过由于采集到的数据不清晰,科学家们还无法判断印度探测器发现的究竟是水,还是羟基(类似水,但并不是水的一种物质)。

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一直到2018年,美国夏威夷大学的科学家团队,通过“索菲亚”天文台搭载的红外望远镜,在月球的南半球高纬度地区,通过红外线光谱遥感探测,发现了水分子的存在,才第一次确认了月球上存在着水。不过,证明月球上存在水,并不代表月球上的水可以足够人类使用,毕竟从水到水资源,还有相当大的一段距离,何况月球上的水还不一定能用来饮用。

研究者认为,月球上的水应该是彗星带来的,由于月球经常会遭遇彗星的撞击,也让彗星上的一些水分子,被月球困住,藏身于月球的月壤之中。还有一些支持地球的水起源于地球内部的科学家认为,月球上的水可能也是本身就存在于月球之上,不过,这个问题需要搞清楚月球的起源和演化,才可以真正揭晓答案。

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来自美国科罗拉多大学的科学家认为,月球上的水或许普遍存在于月球表面,他认为月球上至少有数十亿公斤的水,不过具体如何,还需要进行进一步的探测研究,才可以知道月球上真实的水储量。而对于绝大多数的科学家来说,月球上的水资源是否充足,都是保持着观望和需要进一步研究的态度,毕竟在月球上发现水只是一个开始,未来还需要解决分布范围、埋葬深度、如何保存等一系列问题,才可以确认月球上的水资源是否可以供人类使用。

而如果有一天真的证明月球上有可供人饮用的水资源,那人类移居月球的计划或许真的可以实现了,我们在太阳系里就又多了一个家园了。


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页面更新:2024-03-08

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