太阳系早期，地球和月球来自同一个“妈”

由于月球缺乏板块构造活动，上面保存了一些太阳系中最古老的岩石。

据美国“物理学网”（Phys.org）2月25日消息称，欧盟研究与创新杂志《地平线》近日刊发的一篇研究论文称，科学家们认为在太阳系早期存在的一颗行星是地球的前身，但是那颗星球后来被一颗叫做“忒亚”（Theia）的行星撞击而粉碎。虽然我们不知道它是由什么构成的，也不知道它从何而来，但是我们知道它的体积可能有火星那么大。那次强烈的碰撞事件彻底摧毁了这两颗行星，以至于科学家们现在只能猜测想象它们的外形。不过，科学家们相对比较能确定的是，这两颗行星在撞击后交融变成了一团熔化的物质，这些熔岩逐渐冷却，最后形成了地球和月球。

法国国家科学研究中心（French National Centre for Scientific Research）研究的物理学家Razvan Caracas博士介绍道：“这些熔融的物质不停旋转后形成了一个圆盘面，这个圆盘只存在了几天；与此同时，极高的温度缓慢降低，所有大质量的物质凝固结合在一起，形成了今日的地球。”

Caracas博士正在进行一项名为“撞击”（IMPACT）的研究项目，其中的一项任务是针对碰撞后这些原子和材料的质量所发生的变化进行计算机模拟实验。他运用了相当于200台台式电脑持续运行两周的电脑运算功率来计算碰撞后这些质量参数在一系列条件下发生的变化。3个位于法国的超级计算中心将在未来5年内提供该项目所需的1.2亿个小时的运算时间。Caracas博士指出，虽然地球在几天之内就形成了，但是月球则很可能需要几周或几个月的时间才能成形，甚至有可能当时有两颗卫星围绕着早期的地球旋转；当其中一颗撞击了另一颗后，才形成了我们今天所看到的月球。当时，在这个两颗新铸造的星球上都存在着一个熔岩海洋。

Joshua Snape博士是荷兰阿姆斯特丹大学（VU Amsterdam）的月球地质学家，他对早期的月球很感兴趣。他希望能在一个从数千万年到数亿年的范围内确定月球的年龄，而传统观点认为它形成于大约45亿年前。Snape博士介绍道：“在43.5亿年前到44亿年前之间，月球上发生了一个意义深远的事件，而对其最为简单的概括和解释是覆盖着月球的岩浆海洋冷却了。”

由于月球本身缺乏地质板块构造活动，因而所有的月球岩石都能向我们透露关于这个岩浆期的种种信息，而这个时期是月球形成的一个重要阶段。Snape博士表示，岩浆冷却究竟需要多长时间是一个关键问题，“了解这需要多长时间很重要，因为由此我们就能把对月球的了解扩展延伸至对其他星球的认识上。”由于月球是太阳系中唯一一个我们人类曾造访过并从那里取回过岩石的天体，因此它的样本对科学家来说可谓价值连城。Snape博士研究了阿波罗任务中采集的和月球陨石带来的岩石样本中铅和铀的同位素比例——这一比例参数如同一个深层时钟（deep-time clock），可以被用来计算一块岩石是何时形成的。

Snape博士解释道：“月球是一个美丽的实验室，它的地质记录可以帮助人类了解早期的行星形成过程，而所得到的结论将适用于我们很难达到的火星、水星或金星，甚至它还可以告诉我们关于我们自己星球的很多事情。”相对而言，地球就不是很有用，因为其板块构造运动会掩埋并循环回收岩石。Snape博士的研究也许能够揭示，在没有板块构造活动驱动的情况下，行星体在火山爆发时保持活跃的时间到底有多长，而这一结果在研究其他恒星周围的行星时可能很重要。

法国克莱蒙特·奥弗涅大学（University of Clermont Auvergne）的地质化学家Maud Boyet博士最后表示，月球岩石可以告诉我们那次大碰撞发生的时间，不过要做到这一点，我们仍然需要进一步了解月球的早期历史——分析月球背面的岩石构成则可能会很有帮助。阿波罗任务期间采集的月球岩石来自于月球面向地球的一面，而背对着我们的另一面有着不同的表面构成——这可能是月球曾经历的第二次熔融事件所造成的，而这一事件可能又是由第二次大规模碰撞事件所导致的。Boyet透露道：“我们还没有从月球的另一面收集过样本，但我们获得了一些降落在地球上的陨石，我们认为这些陨石是源自于月球那一面。”

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编译：Jonathan 

审稿：三水 

责编：唐林芳

期刊来源：《地平线》

原文链接：

https://phys.org/news/2019-02-scientists-piecing-history-moon.html

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