月球起源新猜想js55:,科学家最新精确测定月球

科学家最新精确测定月球年龄45.1亿岁

很多科学家相信几十亿年前地球曾被一颗火星大小的巨型岩石撞击,撞击产生的碎片不断积聚,最终形成月球。这种理论被称之为“大碰撞假说”。此次碰撞事故发生在大约45亿年前,肇事者被称之为“忒伊亚”,以古希腊泰坦女神的名字命名。一项新研究指出遭受撞击时地球刚诞生不久,表面被岩浆覆盖,月球正是岩浆飞天的产物。

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研究显示月球年龄或比原先设想年轻1亿年

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月球很可能是在两颗构成类似的行星的碰撞下形成的。图片来源:Hagai Perets

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科学家绘制的原始太阳系模拟图,月球起源于地球与火星大小的天体碰撞事件中

行星对撞艺术概念图。科学家认为类似的撞击孕育了月球

关于月球形成主导理论最关键但却也是最令人头疼的一个问题看起来已经找到了答案。

这是一张艺术示意图,展示的是两颗行星之间的剧烈相撞。这样的事件产生的大量碎屑在2009年被美国宇航局斯皮策空间望远镜观测到。科学家们认为在太阳系中也曾发生类似的事件,这一事件导致了月球的出现

腾讯科学讯据国外媒体报道,科学家认为月球的形成与地球存在更大的关系,模型显示46亿年前,在太阳系的形成之初,地球曾遭到一颗火星大小的天体撞击,随后形成了月球。对此,我们可以通过对地球和月球的矿物进行调查,发现其是否有着相同的起源,最近科学家公布了最新的研究结果,月球的年龄在45.1亿岁,也就是说月球具有非常老的“资格”,在太阳系形成之后的9500万年就形成了。该研究所使用的模型还可以用于调查水星、金星以及地球等天体的演化过程。

根据一项新研究,被岩浆覆盖的新生地球曾被一颗火星大小的巨型岩石撞击,月球可能在撞击后形成。地球的年龄在45亿岁左右,月球稍年轻一些。“大碰撞假说”是过去30年比较流行的月球起源假说。该理论认为月球是两颗原行星或者“胚胎行星”对撞的产物,其中一颗是刚出生不久的地球,另一颗是火星大小的“忒伊亚”,以古希腊泰坦女神的名字命名。忒伊亚是月女神的母亲。撞击产生的碎片不断积聚,最终形成月球。

于上世纪70年代首次被提出的所谓“大撞击”理论曾假设,一颗火星大小的行星在距今45亿年前猛烈撞击了早期的地球,而月球正是由这次大碰撞产生的碎片所形成的。

北京时间9月25日消息,据美国太空网报道,一项最新研究称月球的年龄可能要比我们原先设想的更加年轻。

科学家在本次研究中使用了一种“地质时钟”,可以推算出月球形成的时期,这有助于澄清月球到底在太阳系形成之后的多少年内形成的。此前有些研究人员认为月球在太阳系形成后大约3000万年,而另一些科学家认为月球形成的年代在太阳系形成之后的1亿年左右。来自国际研究小组的行星科学家认为后者是正确的,计算过程借鉴了地球上的地质演变过程,也被称为“地质时钟”,科学家发现天体撞击与月球的形成模型相互吻合,显示了地球在遭受其他天体撞击后可形成月球大小的天体。

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这一理论很好地切合了人们对于月球概况的了解,包括这颗卫星的质量及其缺乏一颗有效的铁核。

按照目前的主流观点,月球是在大约45亿年前由于一颗火星大小或比火星更大的行星体撞击地球之后形成的,当时太阳系才刚刚形成不久。但最近对月球岩石样品进行的最新分析则显示,这一导致月球形成的巨型撞击的发生时间实际可能是在44~44.5亿年之间。这项发现如果得到证实,那么月球的年龄将会比原先的估算值年轻大约1亿年左右,这将重塑科学家们对早期地球及其这颗天然卫星的基本认识。

该方法的先进性在于不需要使用放射性衰变的原子核来确定天体年龄,而是通过地质学上的演化过程来研究天体年龄。来自法国天文台的科学家认为我们找到了一个“时钟”来研究月球等天体的年龄问题,不需要借助同位素测量。

很多科学家相信月球在几十亿年前地球被一颗火星大小的行星撞击后形成。这种理论被称之为“大碰撞假说”

但是这一理论同时也意味着,月球大部分是由撞击地球的那颗行星所包含的物质构成的。

理查德:卡尔森(Richard Carlson)来自美国华盛顿州卡内基研究院,在一份声明中,他表示:“有关于这项月球于稍晚时期形成的发现,还有一些尚未被阐明的非常重要的意义。”

从目前的研究结果看,月球的形成与天体撞击模拟较为匹配,这就是所谓的大碰撞假说,这颗神秘的天体被命名为“忒伊亚”,是一颗在太阳系形成之初就存在的行星,后来由于某种原因与地球发生了碰撞,于是形成了月球。“忒伊亚”天体的大小接近火星,在希腊神话中被称为月亮女神。我们所处的太阳系被认为形成于46亿年前,形成过程为主流的行星系统演化模型,原行星盘逐渐演变为如今的太阳系各大行星。

大碰撞假说似乎能够解释地球和月球的很多细节,例如月球和地球的相对体积和它们的旋速。过去15年,科学家不断发现证据,挑战这一理论,同时提出了其它可能性。根据大碰撞假说的电脑模型,应该有超过60%的月球物质来自于忒伊亚。问题是,太阳系的大部分天体都拥有独特的化学构成、地球、忒伊亚和月球也应该如此。但从月球采集的岩石样本显示,在各种版本的同位素方面,月球的化学构成与地球更为接近,而不是电脑模型的预测。(一种元素的同位素拥有不同数量的中子。)

由于月球和地球的岩石具有类似的构成成分,因此这表明地球与撞击它的行星彼此之间也很相似。

卡尔森于本月23日在英国伦敦举行的主题为“月球起源”的皇家学会会议上报告了这项发现成果。他说:“举例而言,假如在大碰撞发生之前地球已经发生了物质分异,那么这样大型的撞击事件是否会将在此之前早期地球形成的原始大气摧毁殆尽?”

研究显示月球年龄或比原先设想年轻1亿年

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这两颗行星有可能是一对姊妹星球,两者之间的关系比科学家已经研究的太阳系中任何其他行星的关系都要密切。

科学家们对我们太阳系的年龄有着相当清楚的了解:45.68亿年。他们也有相当的把握可以精确地测出那些体型较小的天体,如小行星的年龄值。测量的一般原理是测量其处于熔融状态的时间。之所以可以这样做,是因为正是在太阳系形成初期的剧烈碰撞融合的过程中产生了今天的这些小天体,而碰撞过程释放出的大量热量导致了太阳系物质的熔融。

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根据科学家提出的一项新理论,月球由蒸发地岩云形成,母体像个甜甜圈

美国科罗拉多州博尔德市西南研究所行星研究人员Robin Canup表示,发生这一切的可能性被认为大约在1%左右,或者说“非常罕见”。

比如说,源自第4号小行星:灶神星,并最后落在地球上的陨石就为我们提供了有关这颗直径约530公里的巨型“太空石块”的重要信息,分析结果告诉我们灶神星的年龄约为45.65亿年。卡尔森表示,灶神星太小了,因此其冷却速度相对要快得多,其内部也不再有足够的残余热量可以支持更多的火山活动。

为了破解这个谜团,科学家在最近提出了一个月球形成模型。模型认为月球可能是早期地球遭受一次猛烈撞击的产物。这一次的撞击威力巨大,蒸发掉地球的大量物质,形成一个好似甜甜圈的蒸发岩环。随着这个宇宙版甜甜圈的冷却,在外缘形成的熔岩雨不断积聚,最终形成了月球。形象地说,蒸发地球岩环就像是一个摇篮,月球就在这个摇篮内出生。

而海法市以色列理工学院天体物理学家Hagai Perets认为,如今这一场景看起来并没有那么牵强。

js55,而当科学家们面对太阳系中那些较大的天体时,情况就要变得复杂得多了。卡尔森表示:“如果这个问题针对的是地球或月球,那么科学家们就没法给你一个相对精确的回答。首先地球形成其最终的大小就需要花费比那些较小的星体,如灶神星,相对更长的时间,并且,其在那之后每一步的发展演化都会抹去,或者至少是模糊过去留下的记录。”

在另一个模型中,快速旋转的原始地球遭受撞击。研究论文主执笔人、日本海洋科学技术中心的行星学家细野夏木(Natsuki Hosono)表示这些模型存在一个缺陷,所提出的设想需要极端到几乎不可能实现的撞击环境。为了揭开这个谜题,细野夏木的研究小组提出了一种假设:如果在遭受猛烈撞击时,地球已经部分熔化,撞击会导致大量地球物质飞入轨道,进而帮助孕育月球。

Perets和他的同事日前对太阳系的形成进行了模拟,旨在探究类似的行星如何能够发生巨大的碰撞。

科学家们在不断努力,随着技术的进步,他们正在给出越来越精确的估算值。科学家们认为在月球形成初期,其整个表面都被一个全球性的岩浆洋覆盖。目前科学家们测定来自当时这片岩浆洋中岩石样品的最精确年龄值是43.6亿年。

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研究人员的模拟结果显示,在20%到40%的碰撞事件中,两颗天体能够足够相似,从而也就很好地解释了月球的构成——这是一个相当好的概率。

而在地球上,科学家们也已经在几个不同地点发现大规模熔融事件发生的证据,其发生的时间大约是在44.5亿年前。因此,这些证据表明当年那场产生了月球并几乎重塑了地球面貌的天地大碰撞的发生时间应当就在这一时间点前后,而不会有1亿年那么大的误差。

年轻时的地球曾被一颗行星撞击,撞击产生的碎片不断积聚,最终形成月球

研究人员在4月9日出版的《自然》杂志上报告了这一研究成果。

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研究小组创建了电脑模型,模拟被岩浆海覆盖的地球。绝大多数地球形成模型认为,地球在诞生后不久被岩浆覆盖。随后,他们让一颗火星大小的太空岩石(质量是地球的十分之一左右)撞击熔化的原始地球,而后分析整个撞击过程和撞击造成的后果。

行星彼此间之所以会非常相似是因为它们与太阳具有相同的距离,这意味着它们是由环绕在相同轨道上运行的原行星物质构成的。

科学家发现即使遭受忒伊亚的侧击,形成月球的碎片中也有超过70%来自于地球的岩浆海,因为熔化的岩石比固态岩石更容易被撞上天。这些研究发现有助于科学家解释月球和地球的构成为何拥有惊人的相似度,同时也能解释旋转速度等细节。

Perets表示:“地球和月球不是来自同一颗行星的双胞胎,但从某种意义上而言,它们是姐妹,它们在相同的环境中长大。”

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大撞击理论由William Hartmann和Donald Davis在1975年提出。一颗质量是地球10倍的天体以适当的速度撞击地球时,可以产生足以形成月球的物质。

行星对撞艺术概念图。45亿年前,地球曾与一颗行星发生撞车事故,最终孕育了月球

大撞击理论也可以解释“阿波罗计划”中的3个关键发现:月球的年龄、在形成初期温度很高的证据以及与地球的化学形成相似。在1984年于夏威夷科纳召开的一次会议上,科学家接受了该模型。

细野夏木在接受太空网采访时表示:“此前有关月球形成的研究基本上忽视了岩浆海的影响。我们的研究发现岩浆海在造月大撞击过程中扮演了一个最为重要的角色。”

后来事情逐渐复杂起来。在阿波罗取得月岩的同时,研究人员开始研究陨石中不同化学同位素的比率。特别是陨石和太阳系其他部分中的氧-16、氧-17、氧-18的丰度大相径庭,于是科学家开始将同位素比率作为岩石起源的标记。然而,月球岩石的同位素比率与地球岩石的颇为相似。

新模型显示撞击剥离掉的熔化版地球的物质数量与当前的月球质量具有可比性。细野夏木指出此前的研究认为,为了形成月球,猛烈的撞击所要产生的碎片数量相当于月球质量的3到4倍。未来的研究可能提高忒伊亚的质量,同时将原始地球的旋转考虑在内,以确定能否产生足够的碎片,最终孕育出月球。在4月29日刊登于《自然·地球科学》杂志的论文中,科学家详细阐述了他们的研究发现。

1986年,新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的一个研究团队发表了对大撞击的首次计算机模拟,人们开始对大撞击理论产生质疑。该模型清楚地显示出,在经历足以产生月球的大撞击后,月球所含有的物质几乎全部来自于碰撞天体。

翻译:牛树军

最近更多的模拟结果也是如此。2004年,科罗拉多州博尔德市西南研究所运行的模型显示,标准的大撞击会使月球80%的材料都来自于碰撞天体。只有在原始地球和碰撞天体的成分非常相似时,这种不均匀的物质混合才能解释同位素的研究结果,这样的话,原始地球和碰撞天体必须是在相似条件下形成的。

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2007年,加州理工学院David Stevenson及其同事Kaveh Pahlevan发表了一篇论文。在研究中,他们对碰撞天体和地球如何在年轻的太阳周围形成进行了建模,发现即使地球与碰撞天体在相似的轨道上形成,其构成也会非常不同,从而形成不同的同位素比率。因此,一些科学家建议重新考虑整个大撞击理论。

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