大碰撞說
月球起源的假说 / 維基百科,自由的 encyclopedia
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大碰撞說(英語:giant impact hypothesis),有時被稱為大飛濺(Big Splash)或忒亚撞擊(Theia Impact),是行星地质学上用来解释月球的起源的一个科学假说,最早由加拿大地质学家雷金纳德·戴利于1946年提出。大碰撞说认为月球是由早期地球和一个火星大小的同轨道矮行星之間发生碰撞造成的噴出物再次吸积形成的,时间大約在45億年前的冥古宙初期,即太陽系凝聚成后約2,000萬至1億年[1]。这个撞地球的天体有時被以希腊神话中月亮女神塞勒涅之母的泰坦——忒亚命名[2],稱為忒伊亚(Theia)。2016年一份報告中發表的對月球岩石的分析表明,忒伊亚很可能是个源自拉格朗日点的特洛伊体,收到木星或金星的引力影响发生摄动后偏离稳定轨道,最后是直接正面撞击地球,導致兩個行星的地幔碎裂并且行星核心徹底混合[3]。
大碰撞說是現時备受推崇的解释月球形成的熱門假說[4]。有證據支持這一假設:
- 月球公轉方向與地球的自轉方向相似。[5]
- 地月系統包含異常高的角動量,這意味著地球自轉、月球自轉和月球繞地球公轉所包含的動量明顯高於其他類地行星。巨大的撞擊可能提供了這種多餘的動量。
- 月球樣本表明月球曾經熔融到相當大但未知的深度。這可能需要比預測的更多的能量,很难从月球大小的天體的质量中通过吸積獲得。一個非常有能量的過程,比如巨大的撞擊,可以提供這種能量。
- 月球有一個相對較小的鐵核,這使月球的密度低於地球。火星大小的物體與地球的巨大撞擊電腦模型表明,撞擊體的核心可能會穿透地球並與地核融合。這使得月球拥有比其它行星體更少的金屬鐵,因为形成月球的噴出物是被喷过洛希极限因此没有落回地球重新熔入地表的地壳和地幔碎片,含铁量和密度都不高。
- 與地球相比,月球的揮發性元素减少了。在相對較低的溫度下蒸發,它們可能會在高能事件中遺失,月球較小的引力無法在地球捕獲它們的時候捕獲它們。
- 在其它恆星系統中也有類似碰撞的證據,導致岩屑盤。
- 巨大碰撞符合太陽系生成的主要理論
- 月球岩石和地球岩石的穩定同位素比例相同,這意味著有一個共同的起源[6]。
然而,關於巨大撞擊假說現時的最佳模型,仍然存在幾個問題[7]。據預測,這樣一次巨大撞擊的能量會加熱地球,產生一個全球性的岩漿海洋(英语:Magma ocean),有證據表明,較重的物質下沉到地函中,從而導致行星分化[8]。然而,沒有一個獨立的模型從巨大撞擊事件開始,並遵循碎片演變成單一個月球的過程。其他懸而未決的問題包括月球何時失去了揮發性元素的份額,以及為什麼金星在形成過程中經歷了巨大的撞擊 – 它在形成過程中經歷了巨大的撞擊[來源請求] – 沒有類似的衛星。