月球形成的新理论(图)
【看中国2013年07月09日讯】科学家认为,形成月球的大撞击是发生在快速自转的地球上,并且撞击后地球可藉著与月球和太阳间的重力交互作用而逐渐减速,达到现在的状态。
大撞击说是目前最主流的月球形成理论[注1],它能说明地球与月球的质量、与两者间的角动量守恒;然而,却无法说明两者在化学成分的相近,比如两者的氧同位素比与钛同位素比上几乎完全相同。因为,在大撞击的模拟结果显示,撞击后形成月球的物质,主要来自撞击地球的星体,而这个星体的化学成分,根据现有的行星演化模型来看,会与地球有明显的差异。
月球形成的新理论(来源:科景/看中国配图)
哈佛大学的地球与行星科学家M. Cuk与S. T. Stewart提出大撞击的修正版本,他们认为,若大撞击时的地球自转速率比较快,就有机会抛出更多地球物质来形成月球。在实验中,他们将撞击前地球原先每天4-5小时的转速,调高到每天2-小时,研究论文已发表在Sciencexpress上。
实验结果显示,提高地球的自转速率,的确能增加形成月球的机会。不过,每天2-3小时的转速是否合理呢?科学家说明,根据先前的大撞击研究,若地球在晚期经历多次大碰撞,转速很容易就高于每天4小时,不过,每天2小时的转速则是极限,再快一点,地球重力就无法保持自身的稳定。
除此之外,哈佛大学的科学家发现,在大撞击后,地球往往仍保有高转速,但是,之后会藉著出差共振(evection resonance) [注2]逐渐将部分的角动量藉月球转移给太阳,让地球减速,使得地月间的角动量演化到目前的状态。
这个新的大撞击理论,解释了地球与月球间的化学成分相似之谜,同时也开启其他的可能性。比如,在同期的线上期刊中,美国西南研究所的行星科学家R. M. Canup提出另一个假说,他认为若碰撞后过多的角动量可以转移给太阳,那么只要当时与地球撞击的星体,比原本预期的还要大,约略是火星质量的4-5倍、或现在地球的一半质量,亦可以说明地月间的相似化学成分。
究竟月球如何形成?还需要更多的证据与研究。
来源:科景
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