月球诡异数字395,月亮,关于它的历史,是否比我们想象中的更悠久?

月亮对地球来说该有多重要啊!如果没有月亮月球诡异数字395,地球的每一夜都会陷入黑暗,纵使星光再璀璨,它们也无法带来月亮的光明,尽管,月亮自己不会发光。

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月亮这样特别,你是否也和我一样想过,它是怎么来的呢?是和地球一同诞生的?是被地球的魅力吸引过来的?还是有其他的故事呢?

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一、关于月亮诞生的较早的假说关于月亮起源的猜测,一直都是科学探索的焦点之一。

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笛卡尔(René Descartes)在世界报上提出了最早、最粗糙的行星捕获理论(planet-capture theory),不过文章发表的时间是1664年,他去世后的第14年。这个理论在20世纪初由美国的天文学家Thomas Jefferson Jackson(托马斯·杰斐逊·杰克逊)进一步充实。

笛卡尔后的两个世纪,法国天文学家爱德华·洛希(Édouard Roche)提出,在久远的过去月亮和地球是同时聚结形成的。 就在同一个时代,英国的天文学家乔治·达尔文(George Howard Darwin,英国生物学家查尔斯·达尔文Charles Darwin的儿子)则建议,月亮其实是在地球的进化过程中,从地球分离出去的一大块。数年之后,地质学家奥斯蒙德·费舍尔(Osmond Fisher)为这个想法又补充了一点,他认为太平洋盆地就是月亮分离出去时留下的疤痕。 到了现代,随着科学家们对月亮的情况了解的越来越多,上述的这些假说似乎都无法很好地解释月亮的形成之谜。 和这些假设相比,在20世纪90年代,一个更加壮丽、更加激烈的故事开始出现,人们认为,这个故事可能和月亮的成因最为接近。

二、流行理论:史诗般的碰撞大约在45亿年以前,一个火星大小的原行星倾斜地撞向了年轻的地球,强烈的冲击使得两个天体都损失巨大,大量的碎片飞入太空,形成了一个碎石圆盘,围绕着地球运行,最终这些碎片逐渐汇聚,变成了今天的月亮。

过去几十年收集的数据在很大程度上符合这个假说模型。但是,圣路易斯华盛顿大学的同位素地球化学家、宇宙化学家王博士(Dr. Kun Wang)则认为,这个“物理上没有问题,数学上没有问题”的模型,“在化学上,有很多问题。”

基于最早的大碰撞假说(giant-impact hypothesis),月球的化学成分应该和地球有所不同,因为这个假说认为月球是由两个天体的碎片聚集而成的,而冲击地球的那个天体和地球拥有相同化学成分的几率则是很小的。随着人类成功地登上了月球,带回了月亮的岩石样本,科学家们却发现:在化学上,月亮和地球实际上是非常非常相似的。

于是,科学家们开始想办法修改碰撞模型,使它尽量符合地月之间的这种化学相似性。有一个模型认为,碰撞融化了地球低密度的、缺铁的地幔,并将其抛入轨道,最终冷却、增长,形成了月亮(人们通过阿波罗任务得知,现在的月亮密度比地球低,含铁量更少)。此外,还有一个主要的模型则认为,在一个低能耗的撞击情形下,形成了一层薄薄的硅酸盐大气,物质通过这种大气层发生了交换。

但是这些模型与王博士的测量结果依然不相符合。——王博士与他的同事斯泰因·雅各布森(Stein Jacobsen)分析了7块月球岩石以及8块地球岩石,以比较其中的钾同位素的比率,从中寻找线索。钾有两个主要的稳定同位素,一个是钾41,一个是钾39,钾41比钾39要重。在月球的岩石中,王博士发现,其同位素比率使它的钾比地球上的更重。这个结果首先排除了硅酸盐大气模型,因为在这个模型之下,月球岩石将更多的富含钾39。而对于前一个地幔融化模型来说,则不能很好地解释同位素差异。

三、新理论的出现以及等待进一步的验证那么,到底应该怎样解释地月化学相似性之下的同位素差异呢?这个新的发现又会给月球的起源之谜带来什么样的启发呢?它带来了一个全新的理论模型。这个新的理论模型大致是这样的:久远以前,一个巨大的原行星猛烈地撞击了早期地球,那次撞击是如此暴力,以至于两个星体的大部分地幔都因此而“蒸发”了,撞击后的整个行星系统连同蒸发的碎片一同在太空中旋转。在高能量的碰撞结束后,被蒸发的物质也开始慢慢冷却。较重的同位素首先发生冷凝,例如钾41,这些冷凝的物质后来逐渐被吸收进入月球;与此同时,较轻的同位素依然留在蒸汽中,由于地球的引力作用,充满了钾39的蒸汽却没有那么容易依附到月球上。“所以这就是为什么我们可以看到地球和月亮之间的同位素差异,”王博士这样解释。

此外,德国明斯特大学的天体物理学家托马斯(Thomas Kruijer)通过对月球岩石的化学分析发现,钛和钨的同位素数据也排除了最早的和其他版本的撞击假说模型。

但是这个新理论依然需要更多的证据,更多的验证。好吧,有关月亮的历史的确是一个非常复杂的谜题,尽管现在科学技术水平已经很发达,人们也从月亮上取回了岩石样本,可还是有一些问题没有得到彻底解决。毕竟我们没法回到40多亿年前,也没有一个宇宙录像带可以给我们回放。科学家们需要大量的证据,更多的新证据,直到有一天,他们把每一块拼图都找到的时候,或许我们可以看到一个真实、确凿的过去,那时,我们可以完全了解月亮到底怎么来的。

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2022-06-10

2022-06-10