神话中的嫦娥,借助于仙药的力量才飞往月宫。
可事实上,月亮的“身体”其实就在地球。而且月亮深藏地球地幔之下的部分,还是来自更遥远的“外星遗迹”。
多年来,围绕月亮的起源,天文学家给出过各种观点和假说。而最新的一项研究,似乎证明了月亮一部分残留的“躯体”,就和地球重叠在一起。
地幔里藏着地月撞击的秘密?新的研究是国内的天文学家与国外科研工作者一起推动完成的。
天文学家在地幔深处发现了异常的残留物,该物质正是月球形成之前碰撞而遗留下来的。
时间回到45亿年前,地球正在缓慢的孕育之中,一颗来自于外太空,大小和火星相同的天体,直直的朝着地球撞了过来。
天文学家将这个闯入者称为忒伊亚。
闯入者和地球发生了超大规模的碰撞,一切平复以后,月球就出现在了地球身旁。天文学家的观点是,这正是碰撞产生的残留物而形成的。
当然,大部分的残留物是属于忒伊亚而非地球,至于忒伊亚其余的部分,天文学家则认为它镶嵌进入了地球的内部。
这个观点其实并不新鲜,因为在月球起源的学说中,该假说很早就提出来了。而跨国科研工作者最新的研究,是在碰撞假说的基础上,提出了一些更详细的看法。
从2017年开始,研究者之一国内的邓红平教授,开发出了一套全新的模拟系统和计算方法,主要是对月球的形成进行研究。
因为撞击事件已经发生,要想深度还原上古时期可能出现过的撞击,就得借助模拟计算。而现在的研究中,利用计算机模拟出一套系统,就能完整的演示撞击,从而计算和推导出相关数据。
利用新的方法,科研人员对可能出现过的撞击进行了多次模拟。通过各项数据模拟的撞击中,地幔出现了分层。
在地幔的上下两个区域,明显存在着不同的状态和组成部分。具体来说,地幔上部区域在和闯入者忒伊亚发生撞击后,其残留物和地球的这一区域发生了深度融合。
这一区域是由岩浆构成的类似海洋的流体,所以即便有忒伊亚的残留,最终也是彻底混合在了一起。地幔的下部区域则不同,忒伊亚的残留物可能以固体的方式得以保留了。
在邓红平看来,以往围绕撞击说的研究,主要关注的点是被撞飞出去的部分,即现在的月亮,忽略了碰撞可能对地球带来的影响。
邓红平和其他科研人员认为,地幔的这种上下差异可能现在依然存在。也就是说在下地幔区域,还是由早期撞击之前地球的物质所主导。
科研人员猜测下面可能含有更高含量的硅,这种情况和上地幔存在着明显差异。这种差异也让科研人员意识到,地球的内部远非人们想象中的,物质处于一个非常均匀的状态。
比如这种差异,最典型的就表现在大型低速省区域,这部分区域位于地幔的底部绵延几千公里。
其中一个位于太平洋板块的下方,还有一处则是在非洲板块的下方。这两处区域的异常表现是,如果有地震波通过上述区域时,地震波速会显著下降。
就目前来看,科研人员对这种区域的起源依然所知甚少,推测大型低速省区域,起初是由古老地球下地幔的Theian物质逐步演变而来的。
推测计算显示,大约2%的Theian物质进入了下地幔区域。也正是因为它的存在,才导致了两片异常的大型低速省区域。
作为当年撞击后的“遗迹”和“遗址”,这一区域的状态和组成物质,与远在38万公里外的月球,又有哪些关联呢?
如果月球是撞飞出去的一部分,它的构成是偏向于地球呢?还是更偏向于忒伊亚呢?
其实,这一系列问题最终指向了一个更大的问题。
撞击假说为何成为月球起源的主流学说关于撞击学说,最早是在上世纪70年代提出来的。当时这一观点刚提出了,就契合了天文学界对月球的大概了解。
月球的质量较小,而且缺乏有效的铁核,这都跟撞击学说中的某些观点不谋而合。
虽说有合理的成分,但撞击说也引发了一些新问题。假设月球的构成物质,是忒伊亚自身的物质残留形成的,那么忒伊亚就不是远方来的闯入者,而且和地球还有“亲缘关系”。
因为月球内部的构成,和地球内部的岩石构造有相似的地方。这就进一步意味着,忒伊亚和地球也有很多类似的地方。
所以天文学家后来又进一步提出假设,忒伊亚和早期的地球,极有可能是姊妹星球,就是说两个天体是在一起的。
它们之间原本的关系,可能比太阳系中其他行星与地球的关系都要“亲密”。不过有科学家认为,这种概率发生的可能性只有1%,彼此在一起而碰撞的可能性更是非常罕见。
但也有科学家不这么认为,通过模拟研究显示,20%到40%的天体碰撞事件中,两颗行星事实上是可以足够相似的。
根据支持撞击的观点,科学家认为该天体的质量是地球的10倍大小,猛烈的撞击后就产生了能够形成月球的物质。
1986年,科学界对假说观点中的撞击第一次进行了计算机模拟。此后,相关的模拟研究更多,得出的结论和观点进一步丰富了撞击说。
事实上,除了撞击之外,围绕月球的起源还有别的观点。
分裂、俘获和同源月球起源的观点中,最早的一种观点是达尔文的儿子在19世纪提出来的。
他认为地球和月球原本同为一体,后来因为地球把身上的一部份区域甩了出去,最终演化形成了月球。而分裂后地球上形成的空余部分,就是现在的太平洋。
目前,这一假说已经基本不被科学界认可。因为地球的自转,不会快到能把自身区域甩出去。
再者,通过后来探月发现,月球上的一些成分,本身和地球的物质成分存在一些差异性。这就意味着,月球不太可能是地球甩出去的。
除了分裂说之外,还有一种常见的观点是俘获说。这一观点其实和撞击有些类似,不同之处在于,撞击是碰撞后的残留形成了月球。
而俘获的观点是,地球强大的引力捕获了一颗小行星,靠着长年累月的吸积其他物质,最终让它们融合在一起逐步形成了月球。
最后的观点则是同源,即在太阳系内,月球和地球一样,都是各自缓慢演变形成的天体。不同的是地球形成的大,月球身体较小,最终只能做地球的小弟。
这种看法事实上和撞击观点也有些相似。上面也提到过,有些天文学家就认为,与地球撞击的天体,两者是姊妹星球。
综合这几个假说不难发现,或多或少都和撞击有着某种关联。但之所以撞击学说被研究的最多,最大因素恐怕还在于,其他假说逻辑上更容易自洽,但是证明起来的难度却很大。
而撞击说最大的特点是,与地球相撞的忒伊亚,可能的残留物至今仍然深埋于地幔底部。如果未来技术可行,人类将可能直接从地球内部找到撞击的证据。
或许正因为如此,该学说在天文学内部的研究中,才越来越被看重。
有意思的是,如果去看古代的神话,你会发现有地球和太阳的起源,似乎没有说月球是如何诞生的。
脑洞放大一些,上古神话中共工怒撞不周山的故事,说的是天被撞破的故事。那么被撞坏的区域部分,是不是跟分裂假说中甩出去的部分,有着异曲同工之妙呢。
虽然两者说的不是一件事,但远古神话的记述和现代科学的猜想,思考的落脚点,其实都是我们生存的天体的起源和诞生。
还有新的观点吗?围绕月球的起源,自然也有新观点的提出。2017年,有天文学家提出了一种多重撞击假说。
什么意思呢?就是说地球在几十亿年前,确实遭到了忒伊亚天体的撞击,但过程中不是一颗忒伊亚,而是一群类似的天体星球。
这群天体先是轮番对地球展开了“围攻”,撞击过后,它们又在地球的轨道上相互碰撞。最终经过漫长岁月的演化,聚合成为现在月球的模样。
天文学家之所以非要死磕着撞击这一点不放,关键就在于地球的质量不够大。它不像木星和土星,质量和体积大到,可以轻松俘获别的天体。
正因为质量不够大,所以靠着引力俘获,就像把月球这个太阳系内的第三大卫星抓到身边,显然是不可能的。
所以,只有通过撞击后,大的天体形成了更小的碎片,它们在绕行地球运行的过程中,才缓慢聚合形成了月球。
至于新提出观点中变成了多次撞击后才形成月球,是因为提出该观点的科学家认为,如果仅仅是一次撞击,残留物要相当巧合的出现在地球轨道上,以十分合适的角度,才能在随后的演化成形成月球。
可这样的巧合与合适概率很低,仅仅通过一次撞击就形成,这比现在买彩票中了10亿大奖的概率还低。
对比之下,假设是多次撞击的话,在演变的过程中就加入了随机组合的可能性。换言之,概率增加了,月球形成的机会也才会增加。
结语新的观点和以往的观点一样,也都还是一种假说,下一步需要天文学家们做进一步研究。
但不管是哪种观点,现在都还是理论,而没有实证。即便从月球上采样土壤进行成分分析,得出的相关结论也不能直接证明什么。
毕竟月球很大,单处的采样,不能保证其他区域的成分和采样一样。换言之,构成月球的成分是不是均匀的,科学家也没有确切的定论。
如今,月球依然在距离地球38万公里的轨道上运转着。它不远不近不快不慢,早年究竟是怎么来到地球身边的,人类要想彻底解开这个谜团,未来还有很多要研究的。
参考资料:
《地球地幔里的新发现确认了月球是由地球撞出来的》 澎湃新闻 2023年11月2日《科学家证实月球由大撞击形成》 中国科学报 2015年4月13日《太初纪元,诸月争辉——月球起源再一说》 果壳网 2017年2月10日