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(原標題:How the Moon Formed: 5 Wild Lunar Theories)
出品|網易科學人欄目組 卡麥拉
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編者按:2019年1月3日上午10點26分,「嫦娥四號」探測器經過26天,600多小時的飛行,完成了人類探測器首次在月球背面軟著陸的壯舉,並通過「鵲橋」中繼星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖,揭開了古老月背的神秘面紗。
「嫦娥奔月」的故事歷來讓人向往,而人類探月的腳步也從未停止。近期,網易科學人欄目推出「探月」系列文章,在這里你不僅能看到多年來關於月球的「瘋狂「猜想,更有人類在探月征程上留下的歷史壯舉……
本期科學人上線第二篇「探月」文章,關於月球誕生的五大「瘋狂」猜想,你更相信哪一個呢?
數千年以來,人類對月球的神秘十分敬畏,但更多的是好奇。隨著科學技術的不斷發展,科學家開始探索這顆衛星,揭曉它的形成之謎。目前,科學家提出了關於月球形成理論的大膽設想:
1、捕獲理論
部分研究人員認為,月球最初是在其它區域形成的,甚至它之前環繞另一顆行星(可能是金星)轉,之後被地球引力牽引最終進入地球軌道。其它一些行星也以這種方式捕獲衛星,例如:火衛一和火衛二,這是火星的兩顆微型衛星,被認為是捕獲的小行星。
「捕獲理論」並非真實的月球起源理論,當然,它只關心月球如何進入地球軌道。地球和月球的化學元素相似性,這兩顆天體的氧同位素比率幾乎相同,從而表明它們的形成基於相同的原料物質。
2、裂變假說
19世紀,達爾文的兒子喬治提出月球起源於裂變。他認為,太陽系最早期快速旋轉融化的地球向太空噴射的物質,最終聚集形成現今的月球。
許多科學家並不認可月球「裂變假說」,他們表示,地球旋轉速度不可能快到將表面一塊巖石拋擲太空中,畢竟地球擁有強大的引力束縛。2010年一項研究表明,放射性元素含量過高引起的自然核爆炸,可能會促使早期地球分裂一個月球大小的天體進入軌道。
3、共同形成
很可能在45億年前,月球和地球一起形成,它們是在太陽系原行星盤中的氣體灰塵中結合形成。
雖然這種假說可以解釋地球和月球同位素相似性,但仍無法解釋其他問題。例如:無法解釋地月系統的高角動量,也無法解釋為什麼月球鐵核比地球小。
4、微行星碰撞
一些科學家認為,月球在微行星碰撞過程中逐漸質量累積,在太陽系形成初期,微行星成為地球、火星和其它成熟行星的質量來源。
但是科學家很難找到相關證據支持微行星碰撞理論,同時,也不能解釋地球和月球之間的化學成分相似性。
5、大型碰撞事件
月球形成的主流理論認為,大約44億年前,一顆行星大小的天體碰撞剛形成不久的地球,碰撞濺射至太空的殘骸物質逐漸聚集,最終形成月球。
他們將行星大小的碰撞天體稱為「忒伊亞(Theia)」,它的體積與火星相近。2012年科學家提出一個觀點稱,撞擊天體和原始地球,它們的質量都是現今地球質量的50%。
科學家稱,大型碰撞事件假說不斷地被修正和完善,它能夠很好地解釋月球成分和軌道特徵。例如:該理論預測月球有一個小型鐵元素內核,因為它主要是碰撞天體和早期地球的地幔形成的(這兩個天體表面缺少鐵元素,但在內核卻聚集大量鐵元素)。