月球形成的新理論(圖)
【看中國2013年07月09日訊】科學家認為,形成月球的大撞擊是發生在快速自轉的地球上,並且撞擊後地球可藉著與月球和太陽間的重力交互作用而逐漸減速,達到現在的狀態。
大撞擊說是目前最主流的月球形成理論[注1],它能說明地球與月球的質量、與兩者間的角動量守恆;然而,卻無法說明兩者在化學成分的相近,比如兩者的氧同位素比與鈦同位素比上幾乎完全相同。因為,在大撞擊的模擬結果顯示,撞擊後形成月球的物質,主要來自撞擊地球的星體,而這個星體的化學成分,根據現有的行星演化模型來看,會與地球有明顯的差異。
月球形成的新理論(來源:科景/看中國配圖)
哈佛大學的地球與行星科學家M. Cuk與S. T. Stewart提出大撞擊的修正版本,他們認為,若大撞擊時的地球自轉速率比較快,就有機會拋出更多地球物質來形成月球。在實驗中,他們將撞擊前地球原先每天4-5小時的轉速,調高到每天2-小時,研究論文已發表在Sciencexpress上。
實驗結果顯示,提高地球的自轉速率,的確能增加形成月球的機會。不過,每天2-3小時的轉速是否合理呢?科學家說明,根據先前的大撞擊研究,若地球在晚期經歷多次大碰撞,轉速很容易就高於每天4小時,不過,每天2小時的轉速則是極限,再快一點,地球重力就無法保持自身的穩定。
除此之外,哈佛大學的科學家發現,在大撞擊後,地球往往仍保有高轉速,但是,之後會藉著出差共振(evection resonance) [注2]逐漸將部分的角動量藉月球轉移給太陽,讓地球減速,使得地月間的角動量演化到目前的狀態。
這個新的大撞擊理論,解釋了地球與月球間的化學成分相似之謎,同時也開啟其他的可能性。比如,在同期的線上期刊中,美國西南研究所的行星科學家R. M. Canup提出另一個假說,他認為若碰撞後過多的角動量可以轉移給太陽,那麼只要當時與地球撞擊的星體,比原本預期的還要大,約略是火星質量的4-5倍、或現在地球的一半質量,亦可以說明地月間的相似化學成分。
究竟月球如何形成?還需要更多的證據與研究。
来源:科景
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