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大碰撞说
月球起源的假说 / 维基百科,自由的 encyclopedia
大碰撞说(英语:giant impact hypothesis),有时被称为大飞溅(Big Splash)或忒亚撞击(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间发生碰撞造成的喷出物再次吸积形成的,时间大约在45亿年前的冥古宙初期,即太阳系凝聚成后约2,000万至1亿年[1]。这个撞地球的天体有时被以希腊神话中月亮女神塞勒涅之母的泰坦——忒亚命名[2],称为忒伊亚(Theia)。2016年一份报告中发表的对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,受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,导致两个行星的地幔碎裂并且行星核心彻底混合[3]。
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大碰撞说是现时备受推崇的解释月球形成的热门假说[4]。有证据支持这一假设:
- 月球公转方向与地球的自转方向相似。[5]
- 地月系统包含异常高的角动量,这意味著地球自转、月球自转和月球绕地球公转所包含的动量明显高于其他类地行星。巨大的撞击可能提供了这种多馀的动量。
- 月球样本表明月球曾经熔融到相当大但未知的深度。这可能需要比预测的更多的能量,很难从月球大小的天体的质量中通过吸积获得。一个非常有能量的过程,比如巨大的撞击,可以提供这种能量。
- 月球有一个相对较小的铁核,这使月球的密度低于地球。火星大小的物体与地球的巨大撞击电脑模型表明,撞击体的核心可能会穿透地球并与地核融合。这使得月球拥有比其它行星体更少的金属铁,因为形成月球的喷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。
- 与地球相比,月球的挥发性元素减少了。在相对较低的温度下蒸发,它们可能会在高能事件中遗失,月球较小的引力无法在地球捕获它们的时候捕获它们。
- 在其它恒星系统中也有类似碰撞的证据,导致岩屑盘。
- 巨大碰撞符合太阳系生成的主要理论
- 月球岩石和地球岩石的稳定同位素比例相同,这意味著有一个共同的起源[6]。
然而,关于巨大撞击假说现时的最佳模型,仍然存在几个问题[7]。据预测,这样一次巨大撞击的能量会加热地球,产生一个全球性的岩浆海洋(英语:Magma ocean),有证据表明,较重的物质下沉到地函中,从而导致行星分化[8]。然而,没有一个独立的模型从巨大撞击事件开始,并遵循碎片演变成单一个月球的过程。其他悬而未决的问题包括月球何时失去了挥发性元素的份额,以及为什么金星在形成过程中经历了巨大的撞击 – 它在形成过程中经历了巨大的撞击[来源请求] – 没有类似的卫星。