原標題:地球曾有兩個月亮? 月球形成的N個猜想(圖)
新聞背景
《科學》雜誌日前發表的一項新研究說,40多年前「阿波羅」飛船從月球帶回的巖石進一步支持了這樣的假說:月球是一顆火星大小的行星與地球相撞後形成的。
那麼,對於月球的形成,科學家們都提出過什麼樣的猜想?新證據又是如何支持大碰撞假說的呢?
分裂假說 地球轉得太快把月亮拋出去了
「明月幾時有,把酒問青天。」明媚的月亮給古往今來的人們帶來了無數美好的遐想。然而,真正認真思考月球來歷這一問題,大約要到19世紀的末期了。
應該說,月亮確實是個不同尋常的東西。它的直徑超過地球直徑的1/4,在我們的太陽系中,沒有其他行星像地球這樣,擁有一顆如此巨大的衛星。
1879年,英國天文學家喬治·達爾文——即著名生物學家查爾斯·達爾文的兒子——提出了一種觀點。他說,在太陽系形成初期,地球還處於熔融狀態時,自轉得非常快,地球的自轉周期和由太陽引起的潮汐周期引起共振,部分物質變形被拋離地球形成了月球,地球上廣闊的太平洋就是遺留的痕跡。達爾文說,月球形成的時候離地球非常近,它的存在使地球的自轉逐漸變慢,自己也一點點地遠離地球並最終到達了今天所在的位置。
然而,在20世紀早期,科學家們進一步的研究發現了問題。他們指出,假如月亮真是被地球甩出去的,那麼當時的地球必須自轉得更快。但傳統的研究則顯示,當時地球自轉一周是4個小時,而達爾文的理論若要成立,地球自轉的離心力就必須超過地球的引力,並且要足以將地球撕開。這樣,地球必須大約每兩小時自轉一周才可以。
達爾文的理論就這樣被擱置了。
共增生假說 地球和月亮是一起長大的雙生子
關於月球起源的問題,此後再沒有被人認真地談起。直到美國阿波羅登月計劃開啟前後,這個問題才又被科學家們討論起來。
中國科學院地球化學研究所許英奎博士介紹說,施密特在1959年首先提出共增生理論,在20世紀70年代很盛行。這個理論認為,月球和地球由太陽系星子(小行星)碰撞匯聚形成。在太陽系演化的初期,許多小行星在以太陽為中心的軌道運動,它們彼此碰撞增生形成太陽系內的各大行星。當以太陽為中心運轉的小行星群經過正在增生的原始地球時,它們的一部分會被原始地球吸引捕獲,另外一部分由於速度較大、僅轉變為以地球為中心的環繞軌道而不被地球捕獲,從而形成了圍繞地球的原始月球星子群。月球星子群在很短時間內就會結合成一個或多個原始月球胚胎,這些原始月球胚胎最終結合成月球。由於形成地球和月球的太陽星子群離太陽的距離相近,所以兩者的氧同位素組成相同。
然而,共增生假說最大的問題在於不能解釋地月系統的角動量,因而後來逐漸被放棄。