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火星大小的巨型天体与地球相撞形成月球

2017/4/27 22:36:50 | 未解之谜网 | 热度:45 °

火星大小的巨型天体与地球相撞形成月球

  在太阳系形成后的最初1.5亿年内,一个差不多火星大小的巨型天体与地球相撞并合为一体,致使一团巨大的岩石和岩屑飞入太空。这个岩石团最终相互凝结,形成了月球。

  据 美国每日科学网站4月8日报道,近30年来,行星学家一直对这种解释相当满意——除了一个主要问题之外。尽管在观察月球的大小及其绕地轨道的物理特点时, 这种推测是说得通的,但如果比较地球和月球的同位素组成——相当于地质学上的DNA“指纹”,这种说法就显得有些站不住脚。明确地说,地球和月球太相像 了。

  人们一直认为月球应携带被科学家命名为“忒伊亚”的外来天体的同位素指纹。因为“忒伊亚”来自太阳系别处,所以它很可能具备与早期地球截然不同的同位素指纹。

  目前,来自美国马里兰大学的一个科学家团队制作了月球的一种新同位素指纹,这可能有助于解开谜团。马里兰大学的研究团队聚焦月球和地球中都存在的一种钨的同位素,率先将月球形成的公认模型与两个天体同位素指纹相似度惊人的事实相统一。

  结果表明,“忒伊亚”对早期地球的撞击十分猛烈,由此产生的岩屑团在稳定下来并形成月球之前就已经充分混合。研究报告4月8日刊登在《自然》周刊网络版上。

  马里兰大学地质学教授、研究报告的共同作者理查德·沃克说:“问题在于,地球和月球的同位素指纹非常相似,这表明它们是由在太阳系历史早期聚集的相同物质构成的。这出人意料,因为人们预计,创造了月球的如火星大小的天体与地球截然不同。所以地球和月球不应如此相似。”

  近 年来出现了几种不同的理论来解释月球和地球的相似指纹。一种可能性是撞击产生了一个巨大的与地球充分混合的岩屑团,之后凝结形成月球。也可能是出于巧合, “忒伊亚”与年轻地球的同位素类似。第三种可能性是,月球由地球、而非“忒伊亚”的物质构成,尽管这可能是非常罕见的撞击类型。

  为选出一种 解释,沃克和他的团队研究了太阳系早期另一个得到广泛研究的现象。证据显示,地球和月球在那次大撞击之后都聚集了额外物质,地球积聚的岩屑和尘埃更多。这 些新物质中包含大量钨,但其中一种偏轻的、名为钨-182的同位素较少。将这两种现象结合在一起,人们预计地球上的钨-182比月球少。

  果然,沃克和他的团队对月球和地球岩石进行比较后发现,月球上的钨-182含量略高。

  然而,关键问题是高多少。

  沃克说:“地球和月球钨同位素组成的这种细微但重要的差异,与地球和月球在撞击后所积累物质的数量差异完美对应。这意味着月球刚形成时,月球的同位素组成与地球地幔一模一样。”

  这一发现支持了撞击形成的大量物质肯定在月球凝结冷却前充分混合的说法。这将解释月球与地球的同位素指纹大体相似、但钨-182略有差异的现象。

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