更加確定！月球是由「忒伊亞」火星大的小天體，與地球撞擊形成！

2020-10-18 博科園

文章來自：博科園官網

地球是如何獲得月球這顆天然衛星的？這是一個爭論已久的問題，其中有巨大天體撞擊理論，該理論認為月球是由早期地球與一顆名為Theia（忒伊亞）的火星大小巖石天體碰撞而成，並已成為眾多解釋中的領跑者。但關於這是如何發生的細節還不清楚，科學家們仍在努力解釋許多觀察結果。現在，發表在《自然地球科學》期刊上的一項新研究，解開了圍繞撞擊理論最大謎團之一：

揭示了到底發生了什麼？即為什麼假設忒伊亞存在，月球最終與地球幾乎完全相同，而不是忒伊亞。根據撞擊理論，忒伊亞是一個大致相當於火星大小或更小的天體，在45億年前撞上了「成長」中的地球。這次碰撞產生了足夠的熱量，形成了巖漿海洋，並將大量碎片噴射到圍繞地球的軌道上，這些碎片隨後合併成了月球，該理論解釋了地球和月球相互旋轉的方式和速度。

地月是潮汐鎖定的，這意味著月球在繞地球旋轉時總是向地球顯示相同的一面。這就是為什麼我們中國在2019年將嫦娥四號太空飛行器降落在月球背面時取得了這樣的成就，即從地球上永遠不可能與月球背面直接通信。月球和地球的組成幾乎相同，不同之處在於，月球上的鐵較少，氫等較輕的元素也較少，而氫是產生水所需的。巨型撞擊理論解釋了其中的原因，重元素鐵將被保留在地球上。在撞擊和噴射到太空中產生的熱量，會將較輕的元素沸騰掉。

而地球和忒伊亞的其餘物質會混合在一起，計算機模型再現了導致月球形成的事件，最符合所有觀測結果的模型表明，月球應該由來自忒伊亞大約80%的物質組成。那麼，為什麼月球卻可疑地與地球相似呢？一種解釋是，忒伊亞和早期地球從一開始就有相同成分。但這似乎不太可能，因為我們太陽系中每個記錄在案的行星體都有自己獨特的組成。略有不同，反映了距離太陽的距離，也就是天體形成的地方。

另一種解釋是，這兩個天體的混合比預期要徹底得多，在月球上留下了一個不太清楚的忒伊亞籤名。但這也不太可能，因為它需要比實際發生的影響大得多的影響。這項新研究通過表明地球和月球並不像之前想像的那樣相似，從而解決了這一困境。研究人員非常精確地觀察了阿波羅太空人從月球帶回的巖石中氧元素的同位素分布。在化學上，任何元素的原子核都是由稱為質子和中子的粒子組成；某元素的同位素在原子核中的質子數量與常規版本相同，但中子數量不同。

在這種情況下，氧的同位素O-18，它有8個質子和10個中子，比更常見的O-16(有8個質子和8個中子)稍微重一些。研究表明，地球和月球的氧同位素組成略有不同，它們的剖面畢竟不一樣。更重要的是，當觀察月球地幔的巖石時，這種差異會增加，因為月球地幔是地表或地殼以下的一層，其氧同位素比地球更輕。這事很重要，因為地殼是混合殘骸可能最終到達的地方，而深層則會有更多的忒伊亞碎片。

所以忒伊亞和地球不一樣，月球和地球也不一樣，但這些結果也讓我們對忒伊亞本身有了更多了解。由於重力的原因，人們可能會期待更多更重的同位素更接近太陽。與地球相比，忒伊亞一定擁有更多較輕的氧同位素，這表明它可能形成於距離太陽比地球更遠的地方。有了這項研究的結果，巨型撞擊理論在解釋月球形成方面跨越了另一個障礙，在這個過程中，我們也對忒伊亞本身有了更多了解。

博科園｜文：Christian Schroeder/The Conversation

參考期刊《自然地球科學》

DOI: 10.1038/s41561-020-0550-0

博科園｜科學、科技、科研、科普

關注【博科園】看更多大美宇宙科學

相關焦點

  • 忒伊亞，太陽系過去的一顆行星(月球來源)撞擊形成現今的月球
    科學家推測稱是忒伊亞與地球發生碰撞才形成現今的月球。忒伊亞被認為和火星大小差不多。月球作為圍繞著地球的星球，它的來歷一直都很神秘，而忒伊亞則被認為是月球的來源。很早以前忒伊亞與地球發生碰撞，所形成的殘骸匯集在一起能夠形成現今的月球，這種推測是由普林斯頓大學科學家愛德華·貝爾布魯諾和理察·戈特首次構想的。
  • 月球的「母親」找到了,這顆名為忒伊亞的星球
    對於太陽的研究，人類很早就已經開始了解，而對於太陽光是怎麼照耀地球的，相信大家也都早有耳聞。但是對於月亮，大家就不是那麼熟悉了，究竟，地球是如何獲得月球這顆天然衛星的照射呢？這還真不好說，畢竟，這是一個爭論已久的問題。在眾多關於地球獲得月亮的猜想理論之中呢，其中有一個「巨大天體撞擊」理論。這個理論認為月球是由早期地球與一顆名為Theia（忒伊亞）的火星巖石天體碰撞而成。
  • 月球的身世與「忒伊亞」有關?大小媲美火星的它曾撞上地球
    引言：月球距離地球很近，她是地球的鄰居。面對這位溫柔而美麗的鄰居，人類一直充滿困惑，尤其是她的起源與身世，到底哪種才更符合現實情況？對於前段時間被提出的巨大天體撞擊理論，你怎麼看？在弄清月球與地球的關係後，人們開始思考，月球為何會出現在地球身旁，它從何而來？從距離上來看，月球和地球挨得很近，兩星間的距離僅是38萬公裡，比地球與火星間的距離近得多。對於月球起源，科學界內流傳著多種說法，包括俘獲說、同源說等。
  • 科學家證實月球由大撞擊形成
    > 模擬顯示或為地球與類似行星碰撞所致
  • 月球到底怎麼形成的？科學家已經找到確鑿證據，忒伊亞無處可逃！
    對於月球的形成一直都是眾說紛紜，有說月球和地球一起形成，也有說地球轉太快甩出去一塊，更又說月球是外星人的宇宙飛船，正在監視地球！不過現在科學家終於可以站直腰杆說話了，因為他們在月球演示中發現了忒亞的痕跡（傳說中撞擊月球的行星）月球形成的幾種說法月球是距離地球最近的天然天體，只要天氣晴好，農曆月中前後的晚上，一輪明晃晃的月亮掛在天上
  • 忒伊亞與地球相撞的全過程……
    忒伊亞作為一顆新的行星，同樣充滿活力。忒伊亞離地球越來越近……就體積與質量而言，地球都比忒伊亞要大。因此，對於忒伊亞來說，這是一次巨大的越級挑戰。水星、金星、火星等其餘行星依然沿著自己的軌道行進著，似乎對這兩個「同胞」的命運漠不關心。而且造成這個局面的「罪魁禍首」，很可能正是金星。
  • 月球的身世之謎終於揭開!科學家找到答案,忒伊亞再次被提名
    月球的起源之謎為什麼地球的夜空中會有月亮？它是自然天體還是人造物？這個問題困擾了人類數百年，甚至一直到今天，仍然爭議不斷。多年來，有關月球起源的假說，大致分為共振潮汐分裂說、俘獲說、同源說，以及本文中我們將重點為大家講述的撞擊說。
  • 忒伊亞為什麼會是月球的前身呢?
    研究還認為，這次碰撞規模空前，這顆叫做「忒伊亞」的行星胚胎跟地球和月球都融合了。    月球形成於行星撞擊的觀點並不新穎，但是之前的科學家都認為「忒伊亞」只是跟地球擦邊撞擊，搞出個月球，然後穿上褲子奔向宇宙了。但是加州大學洛杉磯分校的科研團隊的新研究認為，「忒伊亞」根本沒有離開我們。
  • 45億年前,一顆火星大小的天體撞上了地球,生命才得以在地球出現
    2016年，刊登在《科學》上的一篇論文指出，45.3億年前忒伊亞和地球的撞擊，是一場極其慘烈的正面碰撞。原始地球與忒伊亞在這場撞擊中，都融化了自身的相當一部分結構，相撞之後產生的碎片，則在地球引力作用下慢慢聚攏，最終形成了早期月球。而地球本身，也在這次的撞擊中被傾斜了地軸，從而造就了一個23度26分的黃赤交角，這也是為什麼地球儀上的地球，斜著轉的原因。
  • 月亮的形成，真的和35億年前的「火星」撞地球有關嗎？
    一顆火星大小的巨型天體——忒伊亞，突然闖入了地球軌道，和地球發生了猛烈碰撞，本來已經穩定的地殼，瞬間如同果凍一般，在地表形成半固體狀態的巨浪，席捲萬物，大量的碎塊被拋入宇宙。這次碰撞所產生的能量，是滅絕恐龍的小行星無法比擬的。正是這次毀天滅地的撞擊，塑造了今天地球的雛形。
  • 推翻之前的數據，最新研究確定：月球誕生於44.25億年前
    研究發現月球形成的時間，比之前設想的稍晚一些。當一顆火星大小的原行星（忒伊亞）在與年輕地球碰撞中被摧毀時，碰撞中噴出的碎片就產生了一個新天體，也就是現在的月球。由馬克西姆·莫裡斯領導的德國航空太空中心（DLR）的行星地球物理學家與明斯特大學科學家一起，使用一種新的數值模型，重建了事件發生的時間：44.25億年前，之前關於月球形成假設是45.1億年。
  • 月球起源新說:火星大小天體正面撞擊地球而催生
    月球起源新說：火星大小天體正面撞擊地球而催生　　【科技訊】6月13日消息，據國外媒體報導，月球究竟是如何產生的，關於這個問題的答案有很多，但是根據科學家最新的研究結果顯示，大約45.3億年前，一顆火星大小的天體猛烈撞擊了地球
  • 月球形成之謎:科學家發現氧同位素差異,填補「大碰撞說」缺口!
    舉頭望明月，低頭思故鄉……對人類來說，天空中明亮、又肉眼可見的天體除了太陽就是月球了，但關於「月球是如何形成的」卻是學界最大的謎團之一。而對於月球的由來，學界也眾說紛紜，同時也誕生了很多理論，如分裂說、捕獲說、地月孿生生說等等。
  • 月球是咋來的?科學家:最好的答案能在金星上找到
    最終，忒伊亞殘留的碎片冷卻凝固，形成我們今天所看到的月球。然而通過對橄長巖76536與其他從月球和火星採集到的巖石樣本進行現代化研究，不禁令人懷疑起月球起源故事。在過去的五年裡，許多研究都暴露出這樣一個問題：即使擁有巨大影響力的假說，也沒有相關證據進行佐證。如果忒伊亞撞擊地球，並導致後來形成了月球，那麼月球應該是由類似忒伊亞星球材料構成的。
  • 月球的形成時間可能比最初認為的要晚一些
    」，數十億年前，地球受到一個火星大小的天體忒伊亞（Theia）撞擊而形成了月球，那時地球還只是一個巖漿球。這一撞擊事件不僅形成了我們今天所知的地月系統，還使得地球核心區域分化為熔融的外核和固體的內核。但是，關於這一影響的時間以及隨後月球的形成用了多久一直存在爭議。根據德國研究團隊的一項新研究，月球是由巖漿海洋形成的，該巖漿海洋經過長達2億年才凝固。這意味著月球大約在44.25億年前形成，比之前認為的時間晚了1億年。
  • 「大碰撞理論」遭質疑 月球起源再次成謎
    人類一直好奇月球是如何誕生的，40多年來，關於月球的形成，一直有多種理論和假說。其中，「大碰撞理論」是近年來受到學術界多數學者認可的假說。該假說認為，月球由火星質量大小的星球「忒伊亞」與原始地球碰撞形成。不過，據國外媒體報導，「大碰撞理論」作為目前最權威的月球形成假說，最近遭到一些科學家的質疑，月球如何誕生再次成謎。
  • 月球有地球四分之一大，有人認為不正常，你怎麼看？
    有個人提問：月球是地球的衛星，作為衛星卻有主星的四分之一大，這正常嗎？現在科學界廣泛認同的月球成因是撞擊說。這種理論認為，在地球剛剛形成初期的45億年前，一顆相當火星大小的行星與地球相撞，科學家們把這顆行星稱為「忒伊亞」。
  • 嫦娥五號的「挖土」之旅,能解開月球形成之謎嗎?
    如果其中一個大約像火星這麼大的物體砸中了年輕的地球，然後一些炎熱的、高速旋轉的殘骸形成了月球，會怎麼樣呢？表面上看，這個想法很有道理。我們知道，從月球表面的一些深色斑點來看，月球有些部分曾經是熔化的。月球也有一個很小的鐵核，比地球的地核要小得多，密度也更小。
  • 月球曾是地球一部分?形成於撞擊中?月球起源謎團很多!
    目前月球起源假說中，撞擊說是一種較為主流的認識，認為月球曾是地球的組成部分，地球被火星大小的星子撞擊，進而形成了月球。太陽系的形成假說主要認為太陽系及八大行星和它們的衛星，都形成於一片星雲。本身比較平靜的星雲在某種擾動下開始融合聚集，形成了無數的類似小行星的「星子」，它們不斷地碰撞融合，先是形成了太陽，太陽形成後吸引周圍物質在太陽的黃道面上逐漸向太陽聚集，這個過程中一些星子碰撞融合形成行星，圍繞太陽黃道面旋轉。早期的太陽系比現在混沌，天體亂竄，碰撞經常發生。地球形成之後屢次遭受撞擊，有些說法認為，地球上的水就是彗星帶來的。
  • 月球有地球四分之一大,有人認為不正常,你怎麼看?
    從體積上來說，地球約月球的49倍；從質量上來說，地球是月球質量約81倍。月球之所以這麼大，與其成因有關。現在科學界廣泛認同的月球成因是撞擊說。這種理論認為，在地球剛剛形成初期的45億年前，一顆相當火星大小的行星與地球相撞，科學家們把這顆行星稱為「忒伊亞」。