關(guān)于月球形成的假說(shuō)
關(guān)于月球形成的假說(shuō)
月球是地球的衛(wèi)星，那么月球形成的假說(shuō)有哪些呢?學(xué)習(xí)啦小編在此整理了月球形成的假說(shuō)，供大家參閱，希望大家在閱讀過(guò)程中有所收獲!
月球形成的假說(shuō)1分裂說(shuō)
月球的共振潮汐分裂說(shuō)是月球起源研究中著名的假說(shuō)之一。
月球的共振潮汐分裂說(shuō)堅(jiān)持月球是地球的親生女兒，即月球是從地球中分裂出來(lái)的。堅(jiān)持這一假說(shuō)的科學(xué)家認(rèn)為，在地球形成的早期，地球呈熔融態(tài)，由于潮汐共振作用，地球自轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，即使只考慮地球和月球的角動(dòng)量，當(dāng)時(shí)地球自轉(zhuǎn)的周期也僅有4小時(shí)，加上太陽(yáng)的潮汐作用，地球的自轉(zhuǎn)周期可縮短到2小時(shí)，因此有理由相信，在地球歷史的早期，地球飛快地旋轉(zhuǎn)，其自轉(zhuǎn)速率比現(xiàn)在要高得多。若初期的地球是熔融狀態(tài)，地球物質(zhì)在地赤道面上將出現(xiàn)膨脹區(qū)，使在赤道面上的一部分熔體分離，或者說(shuō)這部分熔融物質(zhì)在地球高速自轉(zhuǎn)情況下從赤道區(qū)被甩了出去，甩出去的物質(zhì)在地球附近的行星際空間凝聚，冷凝后形成月球。一些持這種假說(shuō)的人還認(rèn)為，地球上的太平洋就是分裂出月球后留下的“疤痕”。由于這種假說(shuō)提出月球是從地球分離出去的，因此這種假說(shuō)被形象地比喻為“母女說(shuō)”。不過(guò)，由于地月年齡相差太大----月球甚至可能與宇宙同齡，且地月地質(zhì)不同，現(xiàn)在已經(jīng)被大多數(shù)科學(xué)家所擯棄。
月球形成的假說(shuō)2同源說(shuō)
與俘獲說(shuō)、分裂說(shuō)和碰撞成因說(shuō)一樣，月球的同源說(shuō)也是月球起源研究的著名假說(shuō)之一。
月球起源的同源說(shuō)堅(jiān)信月球與地球是姐妹或兄弟關(guān)系，月球與地球在太陽(yáng)星云凝聚過(guò)程中同時(shí)“出生”，或者說(shuō)在星云的同一區(qū)域同時(shí)形成了地球和月球。
主張這一假說(shuō)的科學(xué)家認(rèn)為，在原始太陽(yáng)星云內(nèi)，溫度和化學(xué)成分取決于與太陽(yáng)的距離。太陽(yáng)系的各個(gè)行星是在星云中不同的區(qū)域、由不同化學(xué)成分的星云物質(zhì)凝聚、吸積而形成的。月球與地球在太陽(yáng)星云中相距較近，形成過(guò)程相似，屬于同時(shí)形成的“兄弟”。對(duì)于地球與月球成分上的差異，他們解釋說(shuō)，形成行星時(shí)，開(kāi)始是凝聚、吸積并形成以鐵為主要成分的行星核，金屬核進(jìn)一步增長(zhǎng)之后，星云中殘留的非金屬物質(zhì)才凝聚，月球就是地球形成后剩下的殘余物質(zhì)所組成的。同源說(shuō)力圖合理解釋地球與月球成分差異和月球的核、幔與殼的組成，但其模式與太陽(yáng)星云的凝聚過(guò)程和地月系的運(yùn)動(dòng)特征不盡相符。因此，這一假說(shuō)也不盡人意。
月球形成的假說(shuō)3俘獲說(shuō)
月球俘獲說(shuō)認(rèn)為，月球是地球搶過(guò)來(lái)的“女兒”，即地球與月球由不屬于同一星云團(tuán)的物質(zhì)形成，由于地-月軌道的變化，在1～10個(gè)地球半徑范圍內(nèi)，外來(lái)的月球在飛過(guò)地球附近時(shí)被地球的強(qiáng)大引力所捕獲，最終成為一顆環(huán)繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星。
主張俘獲說(shuō)的科學(xué)家認(rèn)為，地球和月球處在太陽(yáng)星云的不同部位，由化學(xué)成分不同的星云物質(zhì)凝聚而形成。月球原來(lái)的運(yùn)行軌道與地球的軌道面交角很小(約5度)，當(dāng)月球運(yùn)行到地球附近時(shí)，在地月距離為10個(gè)地球半徑的范圍內(nèi)，月球可能被地球俘獲而成為地球的衛(wèi)星。
著名有天文學(xué)家阿爾芬認(rèn)為，月球曾經(jīng)是一個(gè)獨(dú)立的行星，月球被地球俘獲時(shí)，與地球的距離大約為26個(gè)地球半徑，與地球的平面的交角為149度。如果月球進(jìn)入地球的洛希限，潮汐會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的非均一重力場(chǎng)，月球表面的巖石將會(huì)破碎，并進(jìn)入月球運(yùn)行的軌道空間，大部碎片物質(zhì)又返回月球，撞擊月球，在月表產(chǎn)生大量的月海盆地。月球正面在39億年前發(fā)生的開(kāi)鑿月海事件——雨海事件也許是俘獲說(shuō)的重要證據(jù)。通過(guò)地月軌道的精細(xì)計(jì)算及激光測(cè)距的數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)今月球的軌道愈來(lái)愈遠(yuǎn)離地球，每年后退約3.8厘米。不過(guò)，俘獲說(shuō)只能解釋部分觀測(cè)事實(shí)，不能令人滿意。因此，不斷有人另辟蹊徑，提出新的假說(shuō)。
月球形成的假說(shuō)4撞擊說(shuō)
分裂說(shuō)、同源說(shuō)、浮獲說(shuō)這些關(guān)于月球起源的假說(shuō)只能解釋部分觀測(cè)事實(shí)，不能令人滿意。因此不斷有科學(xué)家另辟蹊徑，提出新的假說(shuō)。其中，20世紀(jì)80年代中期提出的撞擊成因說(shuō)引起了人們的極大關(guān)注，它能解釋更多的觀測(cè)事實(shí)，是當(dāng)前較合理的月球起源假說(shuō)。
撞擊成因說(shuō)也被稱為“大碰撞分裂說(shuō)”，這一假說(shuō)認(rèn)為，地球早期受到一個(gè)火星大小的天體撞擊，撞擊碎片(即兩個(gè)天體的硅酸鹽幔的一部分)最終形成了月球。
撞擊成因說(shuō)認(rèn)為，在太陽(yáng)系形成早期，行星際空間有大量星云，星云經(jīng)過(guò)碰撞、吸積而逐漸增大。大約在相當(dāng)?shù)卦孪到y(tǒng)存在的空間范圍內(nèi)，形成了一個(gè)質(zhì)量相當(dāng)于現(xiàn)在地球質(zhì)量9/10的“原地球”和另一個(gè)火星大小的天體“原月球”。這兩個(gè)天體在各自的演化過(guò)程中都形成了以鐵為主的金屬核和由硅酸鹽組成的幔和殼。由于這兩個(gè)天體相距不遠(yuǎn)，因此有機(jī)會(huì)發(fā)生碰撞。劇烈的碰撞不僅使“原地球”的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生了偏斜，而且使“原月球”碎裂，幔和殼變熱蒸發(fā)，膨脹的氣體“裹挾”著塵埃和少量的幔物質(zhì)飛離原月球。被分離的金屬核因受膨脹氣體的阻礙而減速，被“原地球”吸積并變成了地球的一部分。飛離的氣體塵埃物質(zhì)受地球引力的作用，呈盤狀分布在洛希限以外的空間，它們通過(guò)吸積，先形成一些小天體，然后像滾雪球一樣不斷吸積增長(zhǎng)，最終形成現(xiàn)在的月球。
撞擊成因說(shuō)可以合理地解釋地月系統(tǒng)的基本特征，如地球自轉(zhuǎn)軸的傾斜與自轉(zhuǎn)加速、月球軌道與地球赤道面的不一致、月球是太陽(yáng)唯一的與主行星質(zhì)量比為1/81的衛(wèi)星、月球富含難熔元素而匱乏揮發(fā)性元素和親鐵元素、月球的密度比地球低以及月球形成初期曾產(chǎn)生過(guò)廣泛熔融、存在過(guò)巖漿洋等事實(shí)，因此撞擊成因說(shuō)是當(dāng)今較為合理、較為成熟的月球起源學(xué)說(shuō)，逐漸獲得了大多數(shù)學(xué)者的支持。
2006年，歐洲宇航局的繞月航天器Smart-1完成對(duì)月球表面化學(xué)成分的測(cè)定，測(cè)定結(jié)果顯示月球表面含有包括鈣和鎂在內(nèi)的一些化學(xué)元素。一直以來(lái)人們關(guān)于月球是由地球一部分被撞擊分裂形成存在爭(zhēng)議，這次發(fā)現(xiàn)為月球起源的“撞擊分裂說(shuō)”提供了有力證據(jù)。
20世紀(jì)60年代晚期和20世紀(jì)70年代早期，美國(guó)宇航員阿波羅號(hào)登月任務(wù)中帶回月巖樣本，自那以后，行星學(xué)家們對(duì)這些月巖與地球深出地函區(qū)域發(fā)現(xiàn)的巖石十分的相似感到驚訝。當(dāng)更多的科學(xué)家細(xì)致的觀察了月巖，月球起源問(wèn)題變得更具有懸疑，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)月球與地球深處的巖石仍有著很大的差別。最關(guān)鍵的是，月巖當(dāng)中的同位素與地球巖石當(dāng)中的發(fā)現(xiàn)并不一致。
據(jù)一些科學(xué)家推測(cè)，在地球生成的早期，曾經(jīng)有一個(gè)相當(dāng)于火星大小的星球撞擊地球，造成的碎片后來(lái)聚集形成了月球。如果情況的確如此，月球的含鐵量將會(huì)比地球低，而鎂和鋁這樣的輕元素的含量則會(huì)高一些。
關(guān)于月球的起源另外一種理論認(rèn)為，地球和月球是從一塊氣體塵埃云中同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)天體。但自從“阿波羅計(jì)劃”之后，科學(xué)家獲得了大量令人震撼的照片和382千克月球的土壤巖石，月球起源“撞擊分裂說(shuō)”逐漸占據(jù)了上風(fēng)。
月球形成的假說(shuō)5核爆炸說(shuō)
2010年初，南非和荷蘭的兩位科學(xué)家又提出了一種新的理論和解釋。他們認(rèn)為，月球并非是由于太空撞擊或太空爆炸所造成的，而是由于地球自身的一次核爆炸而從地球分離出去的。
南非西開(kāi)普大學(xué)科學(xué)家羅伯-德-梅耶爾和荷蘭阿姆斯特丹自由大學(xué)科學(xué)家維姆-范-維斯特倫恩是根據(jù)一種核裂變理論提出這種觀點(diǎn)的，這種核裂變理論早在19世紀(jì)初就有科學(xué)家描述過(guò)。該理論認(rèn)為，地球和月球都來(lái)自宇宙中同一滴旋轉(zhuǎn)的熔巖，后來(lái)一部分分離出去形成了如今的月球。然而，除了撞擊原因以外，當(dāng)時(shí)的科學(xué)家無(wú)法用其他理由來(lái)解釋形成月球的那一部分熔巖是如何分離出去的。
兩位科學(xué)家認(rèn)為，形成月球的那部分熔巖是在地球的一次核爆炸中脫離出去的。在他們的研究論文--《月球起源的另一種假設(shè)》中，兩位科學(xué)家解釋說(shuō)，如果月球是由于一次撞擊性的外部力量而從地球分離出去的話，那么它應(yīng)該由撞擊天體和地球的某些物質(zhì)組成。他們說(shuō)，“太陽(yáng)系進(jìn)化的模型顯示，地球的化學(xué)組成和撞擊天體的化學(xué)組成不可能是同樣的。”
然而，根據(jù)探測(cè)到的月球標(biāo)本顯示，月球在化學(xué)組成上幾乎與地球是相同的。這一發(fā)現(xiàn)表明，月球的分離過(guò)程沒(méi)有撞擊天體的介入。科學(xué)家們?cè)谘芯空撐闹薪忉屨f(shuō)，“月球的化學(xué)組成與地球越相似，說(shuō)明月球越有可能是直接形成于地球物質(zhì)。”
因此，科學(xué)家們相信，造成月球直接從地球分離出去并進(jìn)入軌道的能量是由地球地幔邊界的一種超臨界反應(yīng)堆所產(chǎn)生。這種反應(yīng)堆產(chǎn)生足夠的熱量使得地球上的硅酸鹽等物質(zhì)被蒸發(fā)并噴射出去。美國(guó)《科技新時(shí)代》雜志科學(xué)家克雷-迪洛維也支持兩位科學(xué)家的觀點(diǎn)。迪洛維認(rèn)為，“根據(jù)他們的解釋，地心引力在地球的赤道平面附近的地表濃縮了大量的重金屬，如鈾和釷等。當(dāng)這些重金屬積聚到足夠多，濃度足夠大，就會(huì)產(chǎn)生一種失控的核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，這和核電站的某些原理有些相似。”
迪洛維解釋說(shuō)，“通過(guò)這種方式，一種自然形成的地球核反應(yīng)堆被推到了超臨界水平，然后就會(huì)爆炸。月球從地球分離出去后，被巨大的核爆炸力量推動(dòng)進(jìn)入公轉(zhuǎn)軌道。當(dāng)然，這種理論很難檢驗(yàn)。但是，人們確實(shí)知道地球核反應(yīng)堆的存在，它所產(chǎn)生的遺留物就是如今開(kāi)采的鈾礦。”
梅耶爾和維斯特倫恩認(rèn)為，要想證明他們的理論，需要依靠未來(lái)的月球探測(cè)任務(wù)帶回月球更深內(nèi)部的物質(zhì)樣本。
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