月球是如何形成的？

月球是如何形成的？

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　　有关月球的形成，目前的主流观点是：在地球历史的早期阶段，一颗火星大小的行星倾斜着撞击到地球上。撞击摧毁了那颗行星，所形成的大部分碎块以及地球的部分碎块在地球周围形成了一个盘状带，盘状带中的碎块最终结合到一起成为月球。

　　很多证据支持这个推测，例如月球有一个小型核心，其构成与撞击行星和地球部分共同构成相符合；地月系统旋转速度快，与斜向撞击相符合。

　　然而，有一项证据却并不相符：月球岩石的成分。

　　科学家们利用岩石的同位素比率来确定陨石来自哪个星球——同一种元素的不同种类被称为同位素，不同星球岩石的同位素构成会有差别。例如，岩石中的氧会以同位素形式呈现出来，氧-16是最常见的一种，接下来就是氧-17和氧-18。火星岩石与地球岩石的氧-17跟氧-16的比例就不同。

　　如果大碰撞假说成立，也就是说月球70%至90%的物质应该来自撞来的那颗行星，那么月球岩石的同位素比率应该跟地球不同。但是，研究人员对“阿波罗号”带回的月球岩石的分析显示，其同位素比率与地球岩石没有重大差别。

　　这一矛盾之处让行星科学家们感到极为困惑，他们甚至提出了几个非传统的假说来解释月球的起源。一个假说中提出：撞击之后地球材料和碎块圆盘之间可能发生了更加充分的混合；或者，如果地球被一颗同样大小的行星从正面撞来，那么它们的残余部分就会完全混合。另外的一种可能性是：快速旋转的地球可能被一颗小得多的行星击中，这颗撞来的行星没有为月球的构成提供多少材料。

　　但是这些假说又会带来更多无法解释的情况，科学家们依然更倾向于主流观点。

　　德国科隆大学日前的发现可能会解决这种困惑。科隆大学的丹尼尔·赫瓦兹带领一组研究人员将他们的质谱仪进行了升级，这是一种具有原子级精度的超敏仪器。德国哥廷根大学的安德烈亚斯·帕克评价说：“现在的分析条件要比其他实验室强出许多。”他们重新测量了“阿波罗号”带回的月球岩石，发现其氧-17跟氧-16之比明显高于地球岩石。

　　研究小组分析了以陨石形式坠落在地球上的月球岩石，但是他们发现：这些岩石在地球上经历了风化，使分析结果产生了偏差。因此，他们拿来美国国家航空航天管理局“阿波罗号”分别在第11次、12次和16次航天任务中带回的一些月球岩石样品。分析结果显示：月球岩石样品的氧-17与氧-16之比，比地球地幔中的岩石高出12ppm。

　　“这一差异支持原来的观点：原地球跟一颗行星发生了剧烈的撞击，然后形成了月球。”研究小组在发表于《科学》杂志的论文中写道：研究结果表明，地球材料和撞击行星材料在月球的构成中大约各占50%。此外，较高的同位素之比表明，撞击行星主要是由一种被称为“顽火辉石球粒陨石”的罕见材料构成的。绝大多数落在地球上的陨石是球粒陨石，但是其中只有大约2%是顽火辉石球粒陨石。“顽火辉石球粒陨石的潜在重要性是很有趣的，但是对于最初结合在一起构成地球的天体材料，我们目前仅仅局限于推测，因为那些材料已经不存在了。”

　　不过研究小组也承认，这种差异也可能会有其他的解释，其中之一是：在撞击发生之后的某段时间里，地球遭受了氧同位素比率较低的物质碎块所带来的轰击，“现在找到了差异，许多科学家将会进行研究，去进一步证实或否定差异的存在，对于这种差异意味着什么，也将会展开激烈的争论”。

　　帕萨迪纳市加州理工学院的行星科学家大卫·史蒂文森评论道：“终于找出了同位素中的比例差异，我们有一种宽慰感，因为地月之间不存在任何差异是难以解释的。”

新发现推测月球仍然“活着”

　　科学家们推测，月球的中心是由金属构成的月核，外面包裹着由岩石构成的月幔。但科学家们一直无法证实，月球内部是已经“死掉”——变成冷峻、坚硬的固体，还是仍然“活着”——依旧存在熔融状态。

　　一个由中国地质大学（武汉）、武汉大学、中科院国家天文台、日本国立天文台等机构的科研人员组成的国际研究小组认为，月球中心附近的核幔交界层至今仍然没有冷却变硬，并且由于地球的影响，月球深部的这个低黏性半流体层至今还在被持续潮汐加热中。这一研究结果7月27日在线发表于《自然：地球科学》杂志上。研究小组成员之一、中国科学院国家天文台平劲松研究员说：“本文的研究结果和其他一些发生在月球上的活动，如深部月震和月球自转不均匀变化等，有力地支持了月球仍然‘活着’这一观点。”

　　人类虽然无法深入星球内部去观测，但可以通过研究外部动力引起的天体形变获得线索。科学家介绍，天体由于其他天体的引力影响而产生的形状变化，被称为“潮汐”。例如，地球的海洋潮汐涨落，就是由月球和太阳的引力造成的。反过来说，通过研究潮汐引起的固体天体形变程度，就能够推算星球的内部构造。

　　这个国际小组使用包括嫦娥一号卫星在内的月球探测器发回的探月数据，对月球动力学形状的变化进行了精密测量。结果发现，迄今为止提出的月球内部构造模型，都无法解释月球的这种精密的形状变化。

　　研究小组通过理论研究和计算，认为若假定月幔最下部有超低黏性的软流层存在的话，那么月球形变就可以得到很好的解释。这是第一次从观测结果和理论计算上得出“月幔最深部是软的”这一结论，有力地支持了“月幔最深处有一部分岩石可能存在熔融状态”的假说。研究小组还进一步发现，地球对月球的潮汐能量会引起月幔最深处的低黏性流体层发热。发热的软流层包裹着月核，持续给月核加热，而这一过程或许从月球形成之初就已经开始了。

　　该项国际合作研究的牵头人、中科院外籍青年科学家、中国地质大学（武汉）博士后研究员原田雄司博士表示：“我们的研究结果带来了新的疑问，例如月幔的底部是如何长期维持着柔软状态？为了解答这些新问题，我们将继续致力于更详细地研究月幔内部构造和发热机制。此外，在低黏性流体层中，由潮汐能量产生的热能变化，会对月球相对地球的运动方向以及月球的冷却方式等产生怎样的影响？这些问题都值得关注。随着研究的深入，它们将帮助我们进一步探究月球的演化之谜。”

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/254e26567cd184254b3535b4.html