科学家沸腾了!研究表明地球和月球的同源论可能被推翻

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科学家沸腾了!研究表明地球和月球的同源论可能被推翻

据新的研究表明,我们可能错了!地球和月球可能不是来自同一个祖先!

根据最被广泛接受的理论,月球大约在45亿年前形成,当时一个名为忒亚的火星大小的物体与地球相撞。这次撞击产生了相当数量的碎片,这些碎片逐渐聚合在一起形成了地球上唯一的天然卫星,即月球。早前认为这一理论最有力的证据之一是地球和月球在组成上拥有惊人地相似程度。

然而,先前的计算机模拟研究表明,如果月球是由一次巨大的撞击造成的,那么它应该会从撞击者那里遗留更多的物质。但新墨西哥大学的一个研究小组进行的一项新研究表明,地球和月球可能不像之前认为的那样相似。

我们知道,早在19世纪,地月同源论就已经存在,但直到阿波罗号宇航员带回了岩石样本,科学家们才有确凿的证据证明地球和月球是一起形成的。这些样本表明,月球和地球一样,是由硅酸盐矿物和金属组成,不同于金属内核和硅酸盐地幔和地壳。

虽然月球上的铁元素和轻元素的含量更少,但撞击假说恰好解释了这一点。铁是一种特别重的元素,它会被地球保留下来,而撞击产生的热量和爆炸力会导致较轻的元素沸腾并被喷射到太空中。其余来自地球和提亚的物质会冷却,然后混合形成我们今天所知道的地球和月球。这个理论也解释了月球绕地球运行的速度和性质。特别是月球与我们的星球潮汐锁定的原因。然而,先前的计算机模拟研究表明,在这种情况下,大约80%的月球应该由来自提亚的物质组成。

这给天文学家和地质学家带来了一个严重的难题,人们提出了各种各样的理论来解释这个问题。在一种情况下,忒亚在组成上与地球相似,这可以解释为什么地球和月球看起来如此相似。在另一个实验中,材料的混合非常彻底,以至于地球和月球都保留了忒亚的元素。因此使地球上有生命成为可能的化学物质可能来自另一个与地球相撞的行星,形成了月球。

不幸的是,这些解释要么与我们对太阳系的了解不一致,要么本身就存在理论问题。为了阐明这一点,墨西哥研究小组研究了一个与巨大撞击假说不一致的关键因素,也就是两者岩石样本的同位素。此前当科学家检查阿波罗月球岩石样本时,他们注意到氧同位素的值与地球上的岩石几乎相同。如果巨型撞击假说是正确的,那么地球和月球的前兆要么一开始就有相同的数值,要么在撞击事件后发生了广泛的同质化。为了解决这个问题,卡诺和他的同事对一系列不同的月球岩石进行了高精度的氧同位素分析。他们发现,月球上的岩石显示出比地球更高浓度的轻氧同位素。

此外,从地壳到地幔的探测越深入,这种差异就越大。他们把这归因于这样一个事实:地壳是来自地球和提亚的碎片混合的地方,而内部是提亚的物质更集中的地方。正如他们在研究中总结的:

“月球样本的氧同位素值与岩石学相关,我们认为,这种差异可以用撞击产生的同位素轻蒸汽与早期月球岩浆海洋最外层的混合来解释。我们的数据表明,来自月球深部地幔的样品,与地球相比,其同位素密度较大,其同位素组成最能代表原始月球撞击体‘忒亚’。”

总之,该团队的研究结果表明,地球和忒亚在成分上并不相似,这为忒亚可能比地球离太阳更远的地方形成提供了第一个明确的证据。同样,他们的工作表明,忒亚和地球的独特氧同位素组成并没有完全被月球形成的冲击均匀化。

这项研究让人想起了最近由耶鲁大学和东京理工学院联合进行的一项研究。根据他们的研究,月球形成时,地球还是一个滚烫的岩浆球。这就是为什么当来自地球的物质快速聚合形成月球时,来自提亚的物质会丢失到太空中。不过来自提亚的物质是丢失到太空中还是作为月球内部的一部分被保留下来,这是一个科学家们能够值得仔细研究的问题,因为在未来几年将会有许多样本返回任务。其中包括美国国家航空航天局(NASA)将宇航员送回月球表面(“阿尔忒弥斯计划”),以及我国发射的多个漫游者(“嫦娥五号”和“嫦娥六号”任务)。这些以及其他关于地球唯一卫星的谜团很有可能很快得到答案!

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