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        月球是如何形成的,它真的比地球古老1億年嗎?月球確實奇怪

        圖片來源:Jessie Eastland

        在地球的夜晚,月球無疑是天空中最明亮的天體,它對于地球生命來說意義重大。然而當我們去了解月球的時候,我們就會發現它有許多特殊的地方。

        月球是太陽系200多顆行星衛星中第五大的天然衛星,它的大小只比水星小一點,對地球而言它簡直就是一個巨無霸,地球怎么會擁有一個這樣天然衛星呢?

        月球和水星比較,圖源:NASA/JHU-APL

        月球本身很大也就算了,在地球上看月球的話,它看起來竟然和太陽幾乎一樣大,這得多大的巧合才能做到這一點?

        另外,有許多人說月球比地球更古老,這是否又有依據呢?畢竟月球比地球古老的話,那就真的太可怕了。

        其實,關于月球為什么這么特殊,所有的答案都在于月球是如何形成的。

        月球真的比地球更古老嗎?

        現在很難考究月球比地球更古老的說法是哪里傳出來的,總之我從小就看過相關的書籍有這樣的說法。

        就目前而言,有一點是可以確定的,那就是地球上已知最古老的材料比月球上的材料年輕至少1億年。

        由于地球的地質活動非?;钴S,科學家要了解過去的地球非常困難,但是有一種材料卻是個例外,那就是鋯石晶體。

        鋯石晶體,圖源:Rob Lavinsky

        早期的地球非常炎熱,整個星球都是熔融的狀態,較重的物質在這個時期沉入了地球核心,而較輕的物質被推送到地球表面,變成后來的地殼。

        但是,來自早期地球核心的強大熱量推動了快速而強烈的地幔對流,使得地殼迅速循環到地幔中。

        這樣的事情地球還在不停地發生,只是相較于早期地球顯得更加“溫柔”而已。

        也正因為如此,地球上很難保留早期地球的痕跡或信息,科學家現在甚至都不確定最早的地殼是什么材料,不過最大的可能是玄武巖。

        圖注:地球結構

        鋯石晶體強大的耐高溫和耐高壓屬性,讓它成為研究早期地球的一個重要信息來源,但是目前已知最古老的鋯石晶體只有44億年左右的歷史,這已經是目前地球上發現的最古老材料了。

        而作為對比,阿波羅號帶回來的月球巖石,以及落在地球上的月球隕石,它們最古老的一些達到了45億年以上。

        很多作者可能以此推斷月球的比地球更古老,特別是以前那些人類未解之謎里,經常會有這樣的說法。

        事實上,這只是地球比月球的地質活動更加活躍而已,而月球在形成后的1.5-2億年之間就停止了地質活動。

        圖注:阿波羅 17 號的月球玄武巖

        月球是如何形成的?

        沒人經歷過月球的形成,現在要了解月球是如何形成的,只能通過已知的事實來“編故事”。

        在太陽系,氣態巨行星往往擁有許多天然衛星,比如土星現在已知就有12顆較大的天然衛星,這是因為氣態巨行星自身的質量很大,它們可以捕獲這些巨大的衛星。

        但是,地球是巖石行星,它沒有足夠的質量捕獲月球這么大的天體,至少可以說捕獲會非常困難,特別是它們彼此距離這么近。

        圖注:阿波羅8號任務拍攝的地球

        其實,地球的天然衛星遠不止月球一個,只是許多都非常非常小,也非常遠,這些大多就是地球捕獲的,它們繞地球運行的時間一般也都不會很長。

        在以前,人們更普遍地認為地球和月球是共同形成的,這個假說可以解釋月球當前的位置,但是通過簡單的計算就能知道,月球的密度遠低于地球,如果兩者是共同形成的,那么意味著它們應該是有相似的密度,或者說都有一個重元素核心,很明顯月球沒有。

        月球很大,同時距離宿主行星較近,以及密度較小,這三點事實可以排除掉行星天然衛星的兩個主要來源——捕獲和共同形成。

        早期太陽系,圖源:NASA/JPL-Caltech

        我們可以整理下前面提到的其它數據:

        首先,月球古老的樣本有45億年,這可能意味著它和太陽系的年齡大致相同。

        其次,從月球的樣本中還可以知道,月球的組成和地球非常相似;同時還得到了一個關鍵信息——地球和月球的氧同位素比率表明它們起源于太陽系的同一部分。

        第三,科學家其實早就發現,地球的自轉速度在它這個距離上(距離太陽的距離)是比較快的。

        結合所有這一切,這個故事應該是這樣的:

        月球的撞擊假說,圖源:NASA/JPL-Calte

        大約 45 億年前,也就是地球形成后的大約 7000 萬年,這時候行星體受到各種小行星的撞擊非常普遍,但是地球引來了一個超大小行星撞擊——現在這顆小行星被稱作忒伊亞,它的大小和現在的火星差不多。

        這次史詩級的撞擊導致較輕的物質飛到地球上空,經過幾千年的時間,這些物質形成了現在的月球。

        這種撞擊假說(我們就稱這個為撞擊假說吧)可以解釋為什么月球的組成都是較輕的材料,以及其它幾乎所有的奇怪事實。

        但除了一點,撞擊假說中大部分現有模型都有一個前提,就是最早的月球組成至少需要60%忒伊亞原有材料,但是從現有的月球樣本來看,地球和月球成分最多相差百萬分之幾。

        但不管怎么樣,現在撞擊假說是月球形成最主流的一種解釋,有一些難以解釋的地方也是正常的,畢竟現在月球樣本非常有限,而且來源的地區也非常單一。

        最后:為什么月球看起來和太陽一樣大?

        月球看起來非常巨大的原因是它離地球很近,至于為什么它會看起來和太陽一樣大,原因是太陽比月球大400倍左右,而它們的距離也正好差了400倍。

        如果再深究的話,只能說這真的是巧合,我們正好處在了月球和太陽看起來一樣大的階段。

        圖注:不同視角下月球和太陽比較

        由于月球引力與地球海洋的相互作用,月球事實上一直在遠離我們,大約每年都會拉遠3.8厘米。

        在遙遠的過去,月球離地球足夠近,那時候的月球看起來比太陽大許多,所以當時的生物在日全食看不到美麗的日冕。

        而大約 5000 萬年后,月球將足夠遠,那時我們的后代只能看到日環食,而沒有日全食。

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