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美国行星科学家发现月球或非一次碰撞形成 主流假设遭挑战

时间:2020-03-10 11:05:17       来源:科技日报

科技日报北京3月9日电 (记者张梦然)据英国《自然·地球科学》杂志9日发表的一项地学科学研究,美国行星科学家通过最新高精度测量发现,地球和月球的氧同位素组成并不完全相同,而这一发现可能挑战了目前人类对月球形成方式的理解。

著名的“大碰撞假设”认为,月球是在早期地球和原行星“忒伊亚”(Theia)发生大碰撞之后,从碰撞碎片中形成的,而地球和月球在地化学方面具有相似性。在上世纪人类第一次探月高潮后,尤其美国国家航空航天局(NASA)“阿波罗计划”带回了月球样本,科学家对图像和样本的分析显示,二者的氧同位素组成几乎完全相同。

虽然“大碰撞假设”可以解释地球和月球在地化学方面的多种相似性,但是这种场景一直难以说明氧同位素方面的高度相似性。要么是地球和月球从一开始就具有相同的氧同位素组成——然而这几乎不太可能;要么是大碰撞之后,二者的氧同位素充分混合在一起——这又一直难以用模型模拟出来。

鉴于此,美国新墨西哥大学地球与行星科学系科学家埃里克·卡诺等人,对一系列月球样本的氧同位素组成进行了高精度测量,发现地球和月球的氧同位素组成并不相同,而氧同位素组成的差异,取决于被检测的月岩类型。

研究人员表示,这也可能起因于大碰撞之后融化的月球和蒸气大气之间的混合程度。譬如说,月幔深处样本的氧同位素与地球上的氧同位素差异最大,研究团队认为,月幔深处发生的混合可能最少,也最能代表前来撞击的星体“忒伊亚”。

而在2017年,英国《自然·地球科学》一篇论文称,科学家最新模拟也推翻了旧有假说:月球应是由一系列撞击形成的,而不是此前认为的缘于一次巨大的碰撞。该模型同时解释了月球为什么主要是由类似地球的物质组成,而不是地球和其他行星物质的混合。

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关于月球的形成,最为主流的观点,就是“大撞击假说”。之前对地月岩石氧同位素含量的测量结果显示,这两者几乎没有差异,科学家猜测可能那次撞击来得比较猛烈,或撞了多次,以至于月球成分和地球更为相像;但后来又发现,两者氧同位素的差异虽然小,但又没那么小,这又意味着,大撞击之后地球可能又被撞了好多次,以至于化学成分被改造……其实无妨,“大撞击假说”可以继续修修补补,实在修补不了也能另起炉灶,科学本来就是这样在不同假说的竞争中演化。