月球诞生的五大"疯狂"猜想:月球曾经绕着金星转?

2019年1月3日上午10点26分,“嫦娥四号”探测器经过26天,600多小时的飞行,完成了人类探测器首次在月球背面软着陆的壮举,并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图,揭开了古老月背的神秘面纱。“嫦娥奔月”的故事历来让人向往,而人类探月的脚步也从未停止。

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关于月球诞生的五大“疯狂”猜想,你更相信哪一个呢?

数千年以来,人类对月球的神秘十分敬畏,但更多的是好奇。随着科学技术的不断发展,科学家开始探索这颗卫星,揭晓它的形成之谜。目前,科学家提出了关于月球形成理论的大胆设想:

1、捕获理论

部分研究人员认为,月球最初是在其它区域形成的,甚至它之前环绕另一颗行星(可能是金星)转,之后被地球引力牵引最终进入地球轨道。其它一些行星也以这种方式捕获卫星,例如:火卫一和火卫二,这是火星的两颗微型卫星,被认为是捕获的小行星。

“捕获理论”并非真实的月球起源理论,当然,它只关心月球如何进入地球轨道。地球和月球的化学元素相似性,这两颗天体的氧同位素比率几乎相同,从而表明它们的形成基于相同的原料物质。

2、裂变假说

19世纪,达尔文的儿子乔治提出月球起源于裂变。他认为,太阳系最早期快速旋转融化的地球向太空喷射的物质,最终聚集形成现今的月球。

许多科学家并不认可月球“裂变假说”,他们表示,地球旋转速度不可能快到将表面一块岩石抛掷太空中,毕竟地球拥有强大的引力束缚。2010年一项研究表明,放射性元素含量过高引起的自然核爆炸,可能会促使早期地球分裂一个月球大小的天体进入轨道。

3、共同形成

很可能在45亿年前,月球和地球一起形成,它们是在太阳系原行星盘中的气体灰尘中结合形成。

虽然这种假说可以解释地球和月球同位素相似性,但仍无法解释其他问题。例如:无法解释地月系统的高角动量,也无法解释为什么月球铁核比地球小。

4、微行星碰撞

一些科学家认为,月球在微行星碰撞过程中逐渐质量累积,在太阳系形成初期,微行星成为地球、火星和其它成熟行星的质量来源。

但是科学家很难找到相关证据支持微行星碰撞理论,同时,也不能解释地球和月球之间的化学成分相似性。

5、大型碰撞事件

月球形成的主流理论认为,大约44亿年前,一颗行星大小的天体碰撞刚形成不久的地球,碰撞溅射至太空的残骸物质逐渐聚集,最终形成月球。

他们将行星大小的碰撞天体称为“忒伊亚(Theia)”,它的体积与火星相近。2012年科学家提出一个观点称,撞击天体和原始地球,它们的质量都是现今地球质量的50%。

科学家称,大型碰撞事件假说不断地被修正和完善,它能够很好地解释月球成分和轨道特征。例如:该理论预测月球有一个小型铁元素内核,因为它主要是碰撞天体和早期地球的地幔形成的(这两个天体表面缺少铁元素,但在内核却聚集大量铁元素)。


月球温度低至-153℃,表面脚印几百年不会消失

月球是夜空中最容易看到的天体,也是地球唯一的天然卫星。月相规律已经引导人类几千年时间,中国的农历就是依据月相来确定时间的。

对于许多人而言,月相和月球轨道是非常神秘的。例如:我们总是看到月球相同的“面孔”。这主要是因为月球绕地球旋转需要27.3个地球日,从而我们基于月球反射光线变化,可以看到满月、半月或者新月。我们观测到的月相主要取决于月球相对于地球和太阳之间的位置。

虽然月球是地球的一颗卫星,但是它的直径大约是3475公里,甚至超过了冥王星的直径。月球的体积略大于地球体积四分之一(27%),而太阳系其它行星和卫星体积比通常低于4:1。这意味着月球对地球具有较大的影响,也很可能是地球上生命存在的原因。

月球是如何形成的?

月球如何形成有多种解释理论,但最新证据表明,它可能是在一次巨大碰撞事件中形成的。

月球形成的主流解释是一次巨大撞击事件将月球原始成分从融化地球中剥离出来,进入现在的地月轨道。科学家认为,此次碰撞天体的质量相当于地球的10%,体积接近于火星,由于地球和月球的成分非常相似,研究人员推断称,此次碰撞事件发生在太阳系形成之后的9500万年,前后误差大约3200万年(太阳系已有大约46亿年历史)。

2015年,科学家基于对早期太阳系行星轨道的模拟分析,以及在地球和月球上最新发现钨-182元素丰度差异,在最新研究中进一步证实了该理论。

虽然大碰撞理论主导了科学界关于月球形成的讨论,但是部分科学家认为月球形成源自其他过程和事件,例如:地球引力俘获月球、月球是从地球分裂出来的,以及地球从金星系统中“偷走”月球。

月球内部结构

月球很可能拥有一个非常小的内核,只有月球质量的1-2%,直径大约680公里。它很可能包含铁元素,但也可能包含大量的硫和其它元素。

它的岩石月幔厚度大约1330公里,是由富含铁和镁的致密岩石构成。远古时期月幔中的岩浆渗到月球表面,火山在10亿多年时间里不断地喷发,大约是在40亿年前至30亿年前喷发。

月壳平均厚度为70公里,月壳最外层由于受到巨大碰撞而出现断裂和断层,月壳表面之下9.6公里深处是完整物质区域。

月球表面成分

月球是一颗岩石卫星,它的表面遍布无数陨坑,这是数百万年以来小行星碰撞所致,由于没有气候变化,陨坑未被侵蚀过。

按重量计算月球表面平均成分是:氧占43%、硅占20%、铁占10%、钙占3%、铝占3%、铬占0.42%、钛占0.18%,锰占0.12%。

目前轨道飞行器发现月球表面有水的痕迹,它们可能来自于月球表面之下。他们还发现了数百个深坑,可供人类登月者长期居住。月球勘测轨道器(LRO)观测显示,月球南极斜坡上存在大量水,尽管科学家评估称该区域水资源相当于极其干燥沙漠中的水量。此外,2017年,一项研究表明,月球内部也存在大量水分。

月球大气层

月球拥有稀薄大气层,因此一层灰尘或者一个脚印可在月球表面保存几百年时间。由于没有太多的大气层,月球表面附近没有热量,因此温度变化很大。月球白天表面温度达到134摄氏度,而阴暗一侧半球的温度则低至零下153摄氏度。

月球轨道特征

以下是来自美国宇航局的观测数据:

与地球的平均距离:384400公里;

近地点:363300公里;

远地点:405500公里;

轨道周长:2413402公里;

平均轨道速度:3680.5公里/小时。

轨道/地球关系

月球引力作用于地球,导致地球海平面可预测性涨落,即潮汐现象。潮汐也可能出现在湖泊、大气层和地壳内部。

高潮汐作用下可使海水涨潮,低潮汐作用下可使海水退潮。由于引力作用,地球距离月球最近的半球出现了涨潮,而离月球较远的半球由于水的惯性也出现了涨潮。

同时,月球引力也缓慢了地球旋转速度,这种效应被称为“潮汐刹车”,使得地球每个世纪平均每天时间延长2.3毫秒,地球失去的能量将被月球吸收,增大了它与地球之间的距离,这意味着月球与地球之间的距离每年增加3.8厘米。

月球引力可能是使地球成为宜居行星的关键因素,它可以适度调节地球轴倾角倾斜度,使得地球在数十亿年时间里保持相对稳定的气候状况,地球生命能够繁衍生息。

但是受地球引力作用,月球也无法摆脱地球的引力束缚,并深受其影响。一项最新研究表明,在月球形成早期,地球引力将月球运行轨道拉伸成一个奇特外形。

月食

在月食期间,月球、地球和太阳排成一线,或者几乎如此。当地球直接或者几乎直接到达太阳和月球之间的时候,地球阴影会落在月球上,就产生月食现象,通常月食仅出现在满月。

日食发生的时候,当月球直接或者几乎直接到达太阳和地球之间,月球阴影会落在地球表面,日食只能在新月的时候出现。由于月球阴影在地球表面很小,因此只有特定的区域才能观看到日食现象。近年来,美国最近一次日全食发生在2017年8月,下一次日全食将发生在2024年4月。

月球季节

地球旋转轴相对于黄道平面是倾斜的,黄道平面是一个地球环绕太阳运行轨道的假想平面。这意味着在一年不同时期内,北半球和南半球有时会指向或者远离太阳,改变他们接收光线的数量,从而形成相应的季节。

地轴倾斜度为23.5度,但是月球轴倾斜度仅约1.5度。因此,月球实际上没有季节。这意味着月球有些地方总是被阳光照亮,而其他地方则永远笼罩在阴影之中。

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