⽉球形成于⼀场意外?来⾃⽉球样品的证据

作者: 刘岢城

来源: ⽯头科普⼯作室

发布日期: 2024-05-21 11:09:26

本文探讨了⽉球的起源,提出了⼤碰撞说,并通过阿波罗任务和嫦娥六号任务的样品分析,提供了⽉球形成的关键证据。

⽉球是地球唯⼀的天然卫星,平均半径有地球的27.3%,但质量只有地球的1.23%,是太阳系第5⼤卫星。作为夜晚能观测到的最显著天体,⾃古以来就有不同领域的学者对⽉球进⾏相关描述、记载及研究。古代天⽂学家⽯申早在两千多年前揭示了⽉⻝现象的本质,即为天体相互遮掩,⽽⾮“天狗⻝⽉”。

历史上,⽉球的起源有许多争议。过去的假说观点受限于当时的科技⽔平,没有充分的证据去论证,⼈们对⽉球的认知存在⼀定局限和缺陷。例如,著名⽣物学家达尔⽂的⼉⼦乔治·达尔⽂曾认为,⽉球是由早期熔融态的地球⾃转“甩”出来的,但研究表明,原始地球并不具备使物质分离的⻆速度。

直到20世纪60年代末,美国阿波罗11号任务载⼈登⽉并成功采样,标志着⾏星科学进⼊物质组成和物理化学性质的直接研究时期。科学家们基于⼀系列美国阿波罗⽉球样品、前苏联⽉球号样品的成分分析研究,认为⽉球是地球受⾏星撞击所溅出的碎⽚凝聚⽽形成的。这样的“⼤碰撞说”成为⽉球形成的主流观点。

约45亿年前,太阳系形成之初。⼀颗约⽕星⼤⼩的远古⾏星——忒伊亚,偏离了⾃身轨道,以约45°倾⻆、较⾼的初始速度与原始地球发⽣正⾯碰撞。⼤碰撞导致忒伊亚直接破碎,⼀部分碎⽚沉⼊地幔深部,另⼀部分碎⽚与溅出的地球物质⼀同散布在环地球轨道上。⼤碰撞的动能⼤部分转化为热能,产⽣了极⾼温,⾏星碎⽚变为熔岩和⽓态硅酸盐。

随着时间的推移,环地球轨道洛希极限以内的物质逐渐回归地球,洛希极限外的熔岩和硅酸盐⽓体等物质相互碰撞,慢慢凝聚形成了原始⽉球,这颗地球唯⼀的天然卫星。

根据⼤碰撞说,原始⽉球凝聚过程中,⾼温状态会持续存在,⽉球表⾯呈数百公⾥深的全球性熔融态——岩浆洋。在后来的⼏亿年内,⾼温状态的岩浆洋逐渐冷却,凝结出⼀种低密度的灰⽩⾊岩⽯——斜⻓岩,漂浮在⽉球表⾯,形成灰⽩⾊的⽉壳。

1969年,美国阿波罗11号任务的载⼈登⽉舱在⽉球静海区域着陆,⼈类⾸次登上了⽉球。随后的⼀年,科学家们在阿波罗11号的⽞武岩样品中,意外地发现不属于⽉海的岩屑——斜⻓岩碎屑,这是⼈类⾸次认识到⽉球斜⻓岩。

2024年5⽉3⽇,嫦娥六号发射成功,前往⽉球背⾯进⾏约50天的采样任务并返回。嫦娥六号⽉球样品即将成为⼈类⾸批⽉球背⾯采集的样品,预计返回样品2000 g。⽉球背⾯相对⽉球正⾯更为古⽼,返回的样品将推动⽉球科学发⽣重⼤⾰命,特别是对⽉球的起源与早期演化提供新的关键证据。

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