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            月球形成的假說有哪些 天文地理

            天文地理小雪供稿

              月球,是地球最相近的一個星球,而且也是地球的唯一一個天然的衛(wèi)星,對于月球的起源上說法,其實也是有著很多中假說的,而對于月球的可能形成于約50-75億年前在形成于地球出現(xiàn)后不久,有關(guān)它的起源有幾種假說,最普遍的說法是它形成于地球與火星般大小的天體-“忒伊亞”之間一次巨大撞擊所產(chǎn)生的碎片,一起來看看月球形成的假說有哪些吧。

             

              月球的起源說

              歷史上有關(guān)月球起源的假說,大致可歸納為共振潮汐分裂說、同源說、俘獲說和撞擊成因說共4種類型。其中,前三種月球起源假說雖然對月球的化學成分、結(jié)構(gòu)、運行軌道和地月關(guān)系的基本特征的解釋均有不同程度的依據(jù),但在地月成分與自轉(zhuǎn)速度的差異,氧及其他同位素組成的相似性等方面,仍存在許多難以自圓其說的缺點。隨著對月球研究的不斷深入和認識的逐步深化,科學家又提出了新的假說。最新提出的撞擊成因說引起了科學家們的極大關(guān)注,它能解釋更多的觀測事實,是當前較合理的月球起源假說。

              分裂說

              月球的共振潮汐分裂說是月球起源研究中著名的假說之一。

              月球的共振潮汐分裂說堅持月球是地球的親生女兒,即月球是從地球中分裂出來的。堅持這一假說的科學家認為,在地球形成的早期,地球呈熔融態(tài),由于潮汐共振作用,地球自轉(zhuǎn)不穩(wěn)定,即使只考慮地球和月球的角動量,當時地球自轉(zhuǎn)的周期也僅有4小時,加上太陽的潮汐作用,地球的自轉(zhuǎn)周期可縮短到2小時,因此有理由相信,在地球歷史的早期,地球飛快地旋轉(zhuǎn),其自轉(zhuǎn)速率比現(xiàn)在要高得多。若初期的地球是熔融狀態(tài),地球物質(zhì)在地赤道面上將出現(xiàn)膨脹區(qū),使在赤道面上的一部分熔體分離,或者說這部分熔融物質(zhì)在地球高速自轉(zhuǎn)情況下從赤道區(qū)被甩了出去,甩出去的物質(zhì)在地球附近的行星際空間凝聚,冷凝后形成月球。一些持這種假說的人還認為,地球上的太平洋就是分裂出月球后留下的“疤痕”。由于這種假說提出月球是從地球分離出去的,因此這種假說被形象地比喻為“母女說”。不過,由于地月年齡相差太大----月球甚至可能與宇宙同齡,且地月地質(zhì)不同,現(xiàn)在已經(jīng)被大多數(shù)科學家所擯棄。

              同源說

              與俘獲說、分裂說和碰撞成因說一樣,月球的同源說也是月球起源研究的著名假說之一。

              月球起源的同源說堅信月球與地球是姐妹或兄弟關(guān)系,月球與地球在太陽星云凝聚過程中同時“出生”,或者說在星云的同一區(qū)域同時形成了地球和月球。

              主張這一假說的科學家認為,在原始太陽星云內(nèi),溫度和化學成分取決于與太陽的距離。太陽系的各個行星是在星云中不同的區(qū)域、由不同化學成分的星云物質(zhì)凝聚、吸積而形成的。月球與地球在太陽星云中相距較近,形成過程相似,屬于同時形成的“兄弟”。對于地球與月球成分上的差異,他們解釋說,形成行星時,開始是凝聚、吸積并形成以鐵為主要成分的行星核,金屬核進一步增長之后,星云中殘留的非金屬物質(zhì)才凝聚,月球就是地球形成后剩下的殘余物質(zhì)所組成的。同源說力圖合理解釋地球與月球成分差異和月球的核、幔與殼的組成,但其模式與太陽星云的凝聚過程和地月系的運動特征不盡相符。因此,這一假說也不盡人意。

              俘獲說

              月球捕獲說認為,月球是地球搶過來的“女兒”,即地球與月球由不屬于同一星云團的物質(zhì)形成,由于地-月軌道的變化,在1——10個地球半徑范圍內(nèi),外來的月球在飛過地球附近時被地球的強大引力所捕獲,最終成為一顆環(huán)繞地球運行的衛(wèi)星。

              主張俘獲說的科學家認為,地球和月球處在太陽星云的不同部位,由化學成分不同的星云物質(zhì)凝聚而形成。月球原來的運行軌道與地球的軌道面交角很小(約5度),當月球運行到地球附近時,在地月距離為10個地球半徑的范圍內(nèi),月球可能被地球俘獲而成為地球的衛(wèi)星。

              著名有天文學家阿爾芬認為,月球曾經(jīng)是一個獨立的行星,月球被地球俘獲時,與地球的距離大約為26個地球半徑,與地球的平面的交角為149度。如果月球進入地球的洛希限,潮汐會產(chǎn)生很強的非均一重力場,月球表面的巖石將會破碎,并進入月球運行的軌道空間,大部碎片物質(zhì)又返回月球,撞擊月球,在月表產(chǎn)生大量的月海盆地。月球正面在39億年前發(fā)生的開鑿月海事件——雨海事件也許是俘獲說的重要證據(jù)。通過地月軌道的精細計算及激光測距的數(shù)據(jù)表明,現(xiàn)今月球的軌道愈來愈遠離地球,每年后退約3.8厘米。不過,俘獲說只能解釋部分觀測事實,不能令人滿意。因此,不斷有人另辟蹊徑,提出新的假說。

              撞擊說

              分裂說、同源說、浮獲說這些關(guān)于月球起源的假說只能解釋部分觀測事實,不能令人滿意。因此不斷有科學家另辟蹊徑,提出新的假說。其中,20世紀80年代中期提出的撞擊成因說引起了人們的極大關(guān)注,它能解釋更多的觀測事實,是當前較合理的月球起源假說。

              撞擊成因說也被稱為“大碰撞分裂說”,這一假說認為,地球早期受到一個火星大小的天體撞擊,撞擊碎片(即兩個天體的硅酸鹽幔的一部分)最終形成了月球。

              撞擊成因說認為,在太陽系形成早期,行星際空間有大量星云,星云經(jīng)過碰撞、吸積而逐漸增大。大約在相當?shù)卦孪到y(tǒng)存在的空間范圍內(nèi),形成了一個質(zhì)量相當于現(xiàn)在地球質(zhì)量9/10的“原地球”和另一個火星大小的天體“原月球”。這兩個天體在各自的演化過程中都形成了以鐵為主的金屬核和由硅酸鹽組成的幔和殼。由于這兩個天體相距不遠,因此有機會發(fā)生碰撞。劇烈的碰撞不僅使“原地球”的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生了偏斜,而且使“原月球”碎裂,幔和殼變熱蒸發(fā),膨脹的氣體“裹挾”著塵埃和少量的幔物質(zhì)飛離原月球。被分離的金屬核因受膨脹氣體的阻礙而減速,被“原地球”吸積并變成了地球的一部分。飛離的氣體塵埃物質(zhì)受地球引力的作用,呈盤狀分布在洛希限以外的空間,它們通過吸積,先形成一些小天體,然后像滾雪球一樣不斷吸積增長,最終形成現(xiàn)在的月球。

              撞擊成因說可以合理地解釋地月系統(tǒng)的基本特征,如地球自轉(zhuǎn)軸的傾斜與自轉(zhuǎn)加速、月球軌道與地球赤道面的不一致、月球是太陽唯一的與主行星質(zhì)量比為1/81的衛(wèi)星、月球富含難熔元素而匱乏揮發(fā)性元素和親鐵元素、月球的密度比地球低以及月球形成初期曾產(chǎn)生過廣泛熔融、存在過巖漿洋等事實,因此撞擊成因說是當今較為合理、較為成熟的月球起源學說,逐漸獲得了大多數(shù)學者的支持。

              2006年,歐洲宇航局的繞月航天器Smart-1完成對月球表面化學成分的測定,測定結(jié)果顯示月球表面含有包括鈣和鎂在內(nèi)的一些化學元素。一直以來人們關(guān)于月球是由地球一部分被撞擊分裂形成存在爭議,這次發(fā)現(xiàn)為月球起源的“撞擊分裂說”提供了有力證據(jù)。

              20世紀60年代晚期和20世紀70年代早期,美國宇航員阿波羅號登月任務中帶回月巖樣本,自那以后,行星學家們對這些月巖與地球深出地函區(qū)域發(fā)現(xiàn)的巖石十分的相似感到驚訝。當更多的科學家細致的觀察了月巖,月球起源問題變得更具有懸疑,科學家們發(fā)現(xiàn)月球與地球深處的巖石仍有著很大的差別。最關(guān)鍵的是,月巖當中的同位素與地球巖石當中的發(fā)現(xiàn)并不一致。

              月球也是人類曾經(jīng)所登陸過的星球,而對于月球的相關(guān)神話,在中國有著嫦娥奔月,在西方有著月之女神,給夜晚帶來光明的女神。太陽神赫利俄斯、黎明女神厄俄斯的姐妹。

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