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月球形成新理論

現行一般相信,月球是在約45億年前,一顆火星大小的小行星與地球互撞之後的殘骸聚集形成的;這顆「傳說中」的小行星被暱稱為「忒伊亞(Theia)」—希臘神話中月亮女神Selene的母親。過去數十年來,科學家不斷模擬並重建這樣的撞擊過程,希望能符合現今已知的地月系統所有特性。然而,模擬解決了一部份問題,卻也掀起另一個所謂的「月球謬論(Lunar Paradox)」問題:月球的組成成分似乎與現今的撞擊理論並非完全吻合。最近有篇刊登於Icarus期刊的論文 所提出的新觀點,或許可以解決月球謬論問題。

如果現行的撞擊理論是可信的,那麼地球-忒伊亞撞擊的不同模擬所預測的月球主要成分應該絕大部分來自忒伊亞。然而,地球與月球物質的真實觀測結果,卻呈現顯著的相似性;事實上,某些在月球上發現的元素,與在地球上所見此元素的同位素特性幾乎完全相同。

按理來說,小行星忒伊亞和地球的同位素組成不應該相同;事實上,所有太陽系已知天體,除了地球和月球之外,沒有一個天體的組成是完全相同的。因此,如果理論與實際觀測結果不符合,便使得現行的撞擊理論備受質疑。更甚者,某些元素,例如矽元素,其同位素組成應是來自星球內部的過程,與星球的體積大小有關。既然忒伊亞體積比地球小,它的矽同位素組成應該與地球地函中的矽同位素不同。

既然現行的模擬都不能與地月系統的實際觀測結果完全吻合,那麼必定要針對模擬理論進行改變。瑞士伯恩大學(University of Bern)的天文學家Andreas Reufer等人提出一個月球形成新理論,可以解決上述的月球謬論問題。他們針對撞擊本身發展一套與先前模擬不同的幾何學,採用所謂的「打帶跑式撞擊(hit-and-run collisions)」,如此一來,將有大量撞擊碎片會衝入太空,而不是停留在環繞地球的軌道上。

Reufer等人認為:改變撞擊的參數,可能導致出現不同的月球形成理論。例如:若撞擊速度比以往考慮的還快許多,那麼關於撞擊體—也就是忒伊亞—的來源就有很多可能性,不必拘泥於現行撞擊理論認為的小行星帶;或是如果現行的類地行星形成理論模型有所不同,也會有不同的結果。

對天文生物學家而言,瞭解地月系統相當重要,因為這牽涉到我們居住的行星究竟如何形成,並進而演化到如今適合生命生存的世界。因此或許利用Reufer等人的新理論,天文生物學家有機會解開生命起源之謎。

資料來源:A New Theory on the Moon Formation. AstroBio [09/18/12]

轉載自 網路天文館


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