月球是一直存在的吗,它是怎么形成的?月亮是我们最熟悉的天体之一,那我们所在的地球距离,我们最近的自然天体就是月亮了,大多数的夜晚...
月球是一直存在的吗,它是怎么形成的?
月亮是我们最熟悉的天体之一,那我们所在的地球距离,我们最近的自然天体就是月亮了,大多数的夜晚我们抬头就能看到它,然而关于月亮是怎么形成的之类的问题,却还是一个比较有争议的话题。可以说,关于月亮的形成和起源,至今还是个谜。
在天文学界,关于月球的起源,已有的说法主要有地球捕获说,地球同源说和地球碰撞生成说三种。简单解释这三种说法就是,1.月球是地球捕获的流浪天体;2.月球是在地球轨道附近与地球同时形成的天体;3.月球是地球遭遇其他天体撞击之后飞溅出去的物质形成的天体。
在这三种说法中,第一和第2种多不被认同,因为科学家们认为地球的引力不可能捕获月球这么大质量的天体,月球的质量是地球的1/81,然而在太阳系中,没有其他卫星与行星的质量比如此之高,在月球与地球之外,没有卫星与行星的比值超过1/4000的。
地球和月球也不可能共同形成与一个轨道中,因为那样的话两者很容易合并为一个星球,然而月球只是地球的卫星,其运行十分规律,不存在于地球合并的可能,而且它甚至在远离地球,每年都会逃离地球三厘米左右。
所以科学家们倾向于认同第3种说法,即地球碰撞起源说,这种说法认为在地球形成的早期,有一颗火星大小的行星(忒伊亚)以较为倾斜的角度撞击了地球,导致地球上有较大的一块物质被撞飞了出去,当然,前来撞击的行星也有部分物质被撞掉。
这两个天体撞击掉的物质中有一部分在地球的引力之下回到了地球上,但是也有一部分物质在外太空开始围绕地球运行,最初是形成了地球的行星环,但是由于这个行星上的物质分布并不均匀,其中一大团的物质先是凝聚成了早期的月球,由于它的质量比较大,产生的引力足以影响地球的整个行星环,所以之后它就不断的清除地球行星环上的物质,最终将整个地球行星环全部清除。
这个说法可以解释月球本身以及它与地球间的很多现象,因此被越来越多的人认同,如今几乎成了一个被公认的月球起源学说。有媒体报道说近日我国中科院紫金山天文台对月球陨石分析的最新研究成果也佐证了这种说法。
消息称紫金山天文台的研究人员通过国际天文合作利用加州理工学院的先进仪器设备对三块月球陨石进行成分分析,找到了迄今为止太阳系范围内最大氯同位素的分馏效应。这和月球的形成有什么关系吗?原来巨大氯同位素分馏效应只能通过剧烈的高温高能的剧烈活动下才能产生出来,但是像月球这样的卫星天体不可能出现高温高能的情况的,只有早期的撞击形成才能出现这种情况,所以这个发现也从一定程度上说明了月球很可能起源于一次剧烈碰撞事件。
月球是怎样形成的?
月球的起源莫衷一是: 对月球的起源,大致有三大派,但仍未定论。有些科学家认为,月球是46亿年前,与地球一样是宇宙的气体和尘埃形成的;另一些人则认为,月球是地球的孩子,从地球分裂出去的。然而,太阳神号几次带回的数据显示,月球和地球的组成成份大不相同。不少的科学家认为,月球在很多年以前,偶然被吸入地心引力范围,因而才意外地纳入地球的轨道。但也有人引用天体力学来反对这种说法。
一、分裂说。这是最早解释月球起源的一种假设。早在1898年,著名生物学家达尔文的儿子乔治•达尔文就在《太阳系中的潮汐和类似效应》一文中指出,月球本来是地球的一部分,后来由于地球转速太快,把地球上一部分物质抛了出去,这些物质脱离地球后形成了月球,而遗留在地球上的大坑,就是现在的太平洋。这一观点很快就收到了一些人的反对。他们认为,以地球的自转速度是无法将那样大的一块东西抛出去的。再说,如果月球是地球抛出去的,那么二者的物质成分就应该是一致的。可是通过对“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析,发现二者相差非常远。
二、俘获说。这种假设认为,月球本来只是太阳系中的一颗小行星,有一次,因为运行到地球附近,被地球的引力所俘获,从此再也没有离开过地球。还有一种接近俘获说的观点认为,地球不断把进入自己轨道的物质吸积到一起,久而久之,吸积的东西越来越多,最终形成了月球。但也有人指出,像月球这样大的星球,地球恐怕没有那么大的力量能将它俘获。
三、同源说。这一假设认为,地球和月球都是太阳系中浮动的星云,经过旋转和吸积,同时形成星体。在吸积过程中,地球比月球相应要快一点,成为“哥哥”。这一假设也受到了客观存在的挑战。通过对“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析,人们发现月球要比地球古老得多。有人认为,月球年龄至少应在70亿年左右。
四、大碰撞说。这一假设认为,太阳系演化早期,在星际空间曾形成大量的“星子”,星子通过互相碰撞、吸积而长大。星子合并形成一个原始地球,同时也形成了一个相当于地球质量0.14倍的天体。这两个天体在各自演化过程中,分别形成了以铁为主的金属核和由硅酸盐构成的幔和壳。由于这两个天体相距不远,因此相遇的机会就很大。一次偶然的机会,那个小的天体以每秒5千米左右的速度撞向地球。剧烈的碰撞不仅改变了地球的运动状态,使地轴倾斜,而且还使那个小的天体被撞击破裂,硅酸盐壳和幔受热蒸发,膨胀的气体以及大的速度携带大量粉碎了的尘埃飞离地球。这些飞离地球的物质,主要有碰撞体的幔组成,也有少部分地球上的物质,比例大致为0.85:0.15。在撞击体破裂时与幔分离的金属核,因受膨胀飞离的气体所阻而减速,大约在4小时内被吸积到地球上。飞离地球的气体和尘埃,并没有完全脱离地球的引力控制,通过相互吸积而结合起来,形成全部熔融的月球,或者是先形成几个分离的小月球,在逐渐吸积形成一个部分熔融的大月球。
新俘获说与过去的旧俘获说不同。旧说仅从地球引力来考虑月球起源;而新说是从整个太阳系行星形成过程来研究月球起源的。新说认为太阳系九大行星及若干卫星,包括月球在内,都起源于原始太阳系星云。原始太阳系星云是46亿年前在原始太阳周围形成的一片薄圆盘状星云。星云中含有固体微粒子。大量微粒子逐渐集聚在星云赤道平面上,形成一片很薄的固体粒子层,随着微粒子密度的加大,自身引力也越来越强,到一定程度其稳定性便遭到破坏,粉碎成半径为5公里左右的很多小天体,即小行星。整个太阳系起初是由约一兆个小行星构成的。无数小行星在星云气体中围绕太阳旋转,互相碰撞,逐渐凝聚成长,形成大小不同的行星。我们的地球就是这样,大约经过一千万年才长成现在这么大的。
行星是在星云气体中成长的。地球的幼年时期周围覆盖着浓厚的星云气体,这种气体叫做原始大气。由于当时太阳活动特别激烈,强大的太阳风逐渐吹散原始大气,后来包围地球的原始大气也逐渐稀薄,飘散掉。
月球也起源于原始太阳系星云,与地球演化过程大体相同。月球是在地球刚到成年,原始大气开始逸散之际飞近地球引力圈的,这样便成了地球的俘虏。
俘获月球的四种力
月球进入地球引力圈后,受到很多力的作用才留在卫星轨道上绕行。俘获月球主要有四种力,即地球引力、太阳引力、潮汐力和原始大气的阻力。
一般来说,飞进地球引力圈的小天体,包括月球在内受到最大的力就是地球引力。然而,仅有地球引力,俘获后的小天体轨道未呈椭圆形。地球引力加上太阳引力之后,使小天体轨道有了改变。在地球和太阳引力作用下,进入地球引力圈内的小天体的轨道也不完全是椭圆形的,而且飞行若干周之后必然脱离引力圈跑掉,不可能留在卫星轨道上。
但是,月球并未脱离地球引力圈跑掉,这是由于原始大气的阻力在起作用。地球引力圈内的原始大气阻力对飞来的月球起了急剧的制动作用,使月球失去一部分能量,轨道半径变小,便跑不掉了。
如此说来,月球因受大气阻力作用轨道半径越来越小,岂不是早晚也得掉到地球上来,与地球相撞吗?不必担心,当月球飞进地球引力圈时,原始大气已开始逐渐飘散,月球所受的大气阻力越来越小,原始大气消失后,月球所受阻力也随之消失,因而轨道半径没有变小,也没有与地球相撞。
大气阻力消失后,还有潮汐力在起作用。在潮汐力作用下,月球公转速度加快,离心作用强化,轨道反而向外推移。通过观测得知,目前月球轨道半径事实上每年大约增加3厘米。
在上述四种力的作用下,使月球在被俘后既未掉到地球上来,也没跑到引力圈外去,始终在卫星轨道上运行,与地球长期相伴。
俘获是普遍现象
行星俘获小天体是行星演化进程中的一种普遍现象,不仅地球这样,太阳系其他行星也有这种现象。不少行星都各有自己的卫星,就是最好的说明。地球在形成过程中,曾有许多小天体飞到引力圈内来,其中一部分小天体直接与地球相撞,其余大部分在绕地球飞行期间,因原始大气强大阻力使轨道半径变小,最后终于落到原始地球上来。地球是在不断“吞掉”这些飞来的小天体当中成长起来的。
月球被俘获时间比其他小天体都晚,月球是在地球凝聚末期、原始大气逸散初期被俘的。月球被俘的最初10—100年期间,和其他小天体一样,轨道半径也在缩小,但原始大气消失后,月球轨道半径有了改变,月球后来的离心倾向使它幸存下来,免被地球“吞掉”。法国科学家F·米古纳曾对月球被俘后轨道变化的趋势作了计算,计算结果如附图所示。从附图上可以看出,刚被俘的月球距离地球较近,1千万年后月球轨道半径为地球半径的20倍,1亿年后为35倍,46亿年后达到60倍,即现在的位置。
自从俘获月球后,地球几乎再也没有俘获其他小天体。因为已有月球绕地球飞行,如果再有其他小天体飞来,依据天体力学原理,不会处于稳定状态,它不是掉到地球上来,就是飞出去,再不就是落到月球上去。所以,地球只有月球一个卫星陪伴。
俘获现象是普遍的,整个太阳系行星都是如此,只有金星是个例外。金星的自转速度很慢,约250天自转一周,不可能俘获行星,因此至今还孑然一身漫游在天空。
新俘获说从行星演化的整体上阐明了月球的起源以及被俘经过,是目前解释月球起源问题最有权威的学说。但这一新学说还有一些尚待研究的问题,例如,没有原始大气阻力能否俘获卫星?顺行性卫星和逆行性卫星的被俘有何不同?等等。经过科学家们的反复研究,人类对地球起源问题必将有一个正确而全面的认识 。
经过研究以证明月球的形成可分为三大类:1. 地球分裂说,2. 地球俘获说,3. 共同形成说。 地球分裂说认为,在太阳系形成的初期,地球和月球原是一个整体,那时地球还处于熔融状态,自转极快。由于太阳对地球强大潮汐力作用,在地球赤道面附近形成一串细长的膨胀体,终于分裂而形成月球。在19世纪末,乔治·达尔文在研究了地月系统的潮汐演化后认为,月球是从地球分离出去而形成的,并提出太平洋盆地就是月球脱离地球时所造成的一个巨大遗迹。在此期间,支持分裂说的人已经知道太平洋地区地壳缺失硅铝层,由于形成月球的物质分离出去,使得该地区地壳的硅镁层暴露出来。所以他们推测月球从地球上分离出去的具体位置是在太平洋地区。 而地球俘获说又认为,月球可能是在地球轨道附近运行的一颗绕太阳运行的小行星,后来被地球所俘获而成为地球的卫星。支持俘获说的人认为,由于月球的平均密度只有每立方厘米为3.34克,与陨星、小行星的平均密度十分接近。因此,很有可能月球原是一颗小行星,在围绕太阳运行中,由于接近地球,地球的引力使它脱离原来的轨道而被地球所俘获。他们认为,月球的运动轨道显著地偏离地球赤道面,而比较接近各行星绕太阳运行的公转平面,因此,月球是给地球俘获的可能性较大。有人认为这个俘获事件发生在35亿年前,整个俘获过程经历5亿年。月球在被地球俘获后,由于受到地球的潮汐力作用,喷发出大量岩浆,形成了月海玄武岩。 共同形成说的研究者则认为地球和月球是由同一块原始行星尘埃云所引成。它们的平均密度和化学成分不同,是由于原始星云中的金属粒子在形成行星之前早已凝聚。在形成地球时,一开始以铁为主要成分,并以铁作为核心。而月球则是在地球形成后,由残余在地球周围的非金属物质凝聚而成。 对于我则认为月球的形成比较大的可能性是共同形成说。因为从地月系统来看,地球是中心天体,月球是地球的卫星。因此,地球的演化历史决不会短于月球的演化史。月球玄武岩中化学元素的丰度同地球玄武岩中元素的丰度的对比研究表明,月球玄武岩的元素丰度更接近于地球的丰度,而不是接近于宇宙的丰度。同时,月球样品中氧的同位素组成与地球上氧同位素的组成没有什么区别。由此得出结论,月球与地球是在太阳系的同一区域内形成的,这就排除了月球是在距地球相当远的地方形成的可能性,这对"俘获说"是个否定。还有,现代的许多研究已经有越来越多的证据说明共同形成说有比较大的可能性。从一般性的讨论也可看出,月球由围绕原始地球的星子及其它物质颗粒和气体吸积而形成的模式,要比地球俘获月球和地球分出物质形成月球的模式更为合理些。
十万个冷知识
1.地球受到陨星撞击 幢出一块 形成月球
2.太阳系形成时 由小行星 自发形成
3.地球的引力吸到自己身边作为卫星
月球是怎么形成的呢?
月球是大碰撞形成的。
约46亿年前,有一颗火星大小的天体——忒伊亚,撞击了原始地球,撞击后溅射出来的碎片,在环绕地球的轨道上逐渐聚集,形成了后来的月球,这就是月球形成理论——大碰撞学说。
在大碰撞学说之前,也有其他一些解释月球形成的理论假说。但一种靠谱的理论,必须要能够合理解释观测到的事实,而大碰撞学说几乎可以解释目前已知的月球主要特点。例如:
(1)月球与地球的质量比高达1.23%,这是所有卫星与其所环绕的行星的质量比中最高的,它可以用月球是由地球遭受碰撞分裂而诞生的特殊性来解释;
(2)相对于地球的角动量而言,月球有较大的角动量,这可以从忒伊亚斜着撞击地球所带的角动量,后来被转移给新生成的月球来解释;
(3)月球上强烈亏损挥发性元素,月球表面上一度处于熔融状态,这两点都可以从大碰撞产生的高温来解释;
(4)月球亏损铁元素,这可以从忒伊亚斜着撞击原始地球,地核未被撞出,忒伊亚的核后来又回落到地球上,月球只是由地幔和忒伊亚地幔的部分物质构成来解释;
(5)月球上氧的三种同位素的相对比例与地球上一样,这可以用月球物质来自地球和忒伊亚,而忒伊亚上氧的三种同位素的相对比例也与地球上相近来解释。
由于大碰撞学说可以解释月球的许多主要特点,所以该学说得到了学术界的广泛赞赏,现已成为国际上占主导地位的月球起源理论学说。
十万个冷知识
月球形成的原因是什么?
月球是如何形成的?
月球的历史很悲壮!在过去经常受到撞击。月球由气体云和尘埃在46亿年前构成。当月球固化的时候,小型的空间碎片不停地被吸入。在39亿年前到42亿年前的这段时间中,这个大碰撞时期产生了我们今天看到的月球表面的坑。38亿年前,月球中心的放射性物质引起了内部的加热,并且使月球变成熔融状态,引发了月球表面的火山爆发。熔岩流到月球表面,它们流向地势低盆地,形成了月海。31亿年前,火山活动期过去了,熔岩固化了。除了偶然的流星碰撞,月球就变成了我们今天看到的样子。
月球内部是多块状的。当飞船第一次被送到空间去环绕月球的时候,科学家们注意到飞船在特定的点被意外地减速或加速。科学家们当即推测速度的变化是由于大密度的流星体碰撞月球并且深入了熔融状态的月球。高密度的地方在它的周围产生了更强一些的引力,这样飞船就被加速了。对月球探测器运动的认真计算使得科学家们可以准确地描述出月球内部看不见的部分的质量分布。
月球的内部还可以通过阿波罗宇航员留在月球上面的测震仪来进行研究。近10000次的月震被探测器记录了下来。一些是因为物体高速撞击月球引起的,但绝大多数还是因为地球潮汐力引发的月球内部的变化。大部分的月震发生在月面以下640~1200千米。在这个深度下面是大多数科学家认为还处于熔融状态的月核。在月震区的上面是月球的覆盖物和月壳。月壳的平均厚度只有72千米。
先后一共有12位宇航员在月球表面行走过。他们每两人一组,共6组,通过阿波罗计划11到17驾驶飞船在月球降落。本来会有更多的着陆计划,但是它们被美国国家航空和宇宙航行局(NASA)取消掉了。不走运的阿波罗13只绕着月球转了几圈而没有成功地着落,像有名的同名电影中描述的一样。一些苏联在冷战时期保密的资料表明:苏联也曾尝试把宇航员送到月球附近,但由于各种原因,这些计划在实施前都夭折了。
宇航员总共从月球上带回了381千克(840磅)的物质。这些物质尺寸迥异,大到人的头颅,小到尘埃颗粒,并且来自月球上从平原到山地的广袤地域。带回的岩石中,最年轻的只有31亿岁,而最老的已有44.2亿岁,接近太阳系自身的年龄。
月球上岩石的年龄一般比地球上的大。月球在31亿年前地质已经不活跃了,许多区域已经不再活动。与之对比,那时地球上火山仍十分活跃,地壳运动直到现在还未停止。因此,地球上的岩石年龄大都远小于30亿年,月球上的岩石年龄大都在40亿年甚至更多。这样一来,研究月球上的岩石,而不是地球上的岩石,可以使我们了解太阳系早期的历史。
从月球上带回的岩石的类型都是地质学家所熟悉的。在阿波罗宇航员探测的谷底和高地上,找到了角砾岩,即不同类型的岩石在压力作用下“焊接”在一起的混合物。在谷底找到的岩石多是玄武岩,一种含有金属和硅酸盐的颗粒状岩石。
分析月球的岩石可以得出:虽然月球岩石样本中不含水,而含有大量铀、钍等地球上的稀有元素,但地球和月球在化学成分上是相似的,至少在表面上是的。也许有一天,在月球上采矿从经济上来看是可行的。
因为质量远小于地球,月球表面的重力加速度也远小于地球。是地球表面的六分之一。一个在地球上重100千克的人在月球上重还不到17千克,这是由于月球对人的拉力是地球对人的拉力的1/6。宇航员利用一种漫步兼跳跃相结合的方法来使自己在月球上尽快地移动。如果不是身上宇航服的影响,他们能够跳得比地球上高6倍,远6倍。让运动员们穿上灵活的服装,在月球上举办奥林匹克运动会,一定会被录入吉尼斯世界纪录!
在月球上从同一高度放下一把铁锤和一片羽毛,它们将同时着月。如果你现在在身边做这个小试验,很明显,铁锤先着地,因为羽毛表面积与重量之比远大于铁锤,它在下落时受的空气阻力使羽毛减速快。在月球上,没有空气的存在,铁锤受的力比羽毛大,但这个力正好使惯性大的铁锤具有与惯性小的羽毛一样的加速度。惯性取决于物体质量的大小,是表征使物体运动或静止的难度。例如一辆凯迪拉克车的质量比曲棍球大,使凯迪拉克从0千米/秒加速到60千米/秒远比曲棍球难,再使它停下也比曲棍球难。虽然月球上铁锤受的力比羽毛大,但这只能使具有和羽毛一样的加速度,因此铁锤和羽毛将同时着月。
从月球上看地球,将会看到类似月相圆缺变化的“地相”。与从地球上看见月相变化的原因一样,从月球上看地球,地球也会有“地相”变化。而地相与月相正好互补。换句话说,当我们看到满月时,月球上的宇航员将看到新月状的地球;当我们看到1/4月亮时,宇航员将看到3/4的地球。当然,从月球上看到的地球比从地球上看到的月亮大4倍。
一个有趣的现象是:月球正逐渐远离地球。虽然月亮围着地球转,但它以30厘米/年的速度远离我们而去。
你知道月球是如何形成的吗?
月亮那么大的一个球,是如何形成的呢?
十万个冷知识
月球形成的原因是什么?
月球是怎样形成的
本书前文曾对目前公认的太阳系的成因进行过探讨,但这些探讨并没有解决所有的问题,其中就包括月亮。那么,月亮是怎么形成的呢?
总的来说,卫星都比它们所环绕的行星要小很多,因此小的行星根本就没有卫星,即使有,星体也是极小的。水星和金星没有卫星,而火星有两颗卫星,它们的形体就非常小,其直径只有几公里长。
1978年,美国天文学家詹姆斯·克里斯蒂发现冥王星(现今所知太阳系中最远的一颗行星)有一个被称作“冥卫”的卫星,质量只有冥王星的1/10,冥王星就是一个比月亮还小的小型世界,而“冥卫”当然就更小了。
木星、土星、天王星和海王星都有为数众多的卫星,这些行星都比地球要大得多。外围行星的一些卫星体型较大,直径可达3000—5500公里,包括比月亮略小一点的到像木星的四个卫星那么大的。土星和海王星也各有一个卫星。尽管如此,这些大的卫星同它们各自所环绕的巨大的行星相比较,不论大小还是质量都显得有些微不足道。
地球虽是一颗较小的行星,却有一颗巨大的卫星,即月球。它的大小和地球本身相比较在尺寸上远远超过了其他任何一颗巨大行星的卫星。月球的质量是地球的1.2%,出于这个原因,人们常把地一月系统看作是一对“双行星”。
英国科学家乔治·霍华德·达尔文首先从科学的角度解答了月亮的成因这个问题。他对潮汐现象进行了分析。
我在前面的章节中已经提到过潮汐产生的摩擦力,其作用结果是使月亮逐渐远离地球。这就说明昨天的月亮比今天的月亮离地球要近一些,而去年的月亮对于今年来说更近了一些,当然,一世纪以前的月亮离地球就更加近了。实际上,如果我们就这样将时间倒溯下去,月亮在很久以前离地球是非常近的。如果上述情况属实,达尔文认为,也许地球和月亮曾经就是一个整体。
地—月一体就会具有现在已经分开的两个星体的全部角动量之和,因此它的自转速度是相当快的,并且这个快速自转的球体很有可能会甩出一部分最外层的物质,这就是后来形成的月亮。这以后,在潮汐的摩擦力的作用下将它驱赶得越来越远,直到它目前的这个位置。
有一段时间,这个观点听起来十分令人满意。我们都知道,月亮的密度只有3.34克/立方厘米,因此,它的成分肯定是固体岩石,而没有地球所特有的液态铁芯。这一点儿就可以告诉我们月亮是由地球外层的岩石部分形成的,而不是地核部分。于是,达尔文指出,月亮的宽度刚好可以容纳到太平洋中,因此,很有可能它是从这部分掉下来的。环绕太平洋的火山和地震带可能是经过月亮强有力的排斥作用后留存至今的迹象。
遗憾的是,尽管上述说法听起来合情合理,但实际上并不能解决问题。就现在所知,太平洋独特的造型随时间的流逝而在不断变化,不但太平洋是这样,就连它周围的火山和地震带也与月亮无任何关系。除此之外,如果我们按地一月一体的设想计算出它们的全部角动量,会发现这个数值只相当于使地球外层部分脱离地球所需的角动量的1/4。基于上述情况及其他原因,天文学家们目前十分肯定,达尔文的关于“月亮是从地球上掉下来的”这一猜想是完全错误的。
如此说来,地球和月亮从一开始就是通过单独的两个形成过程逐渐演变而来的。这个想法引出了两种可能性,一种可能性就是地球和月亮都是来自于同一种尘埃和气体的旋流,而此时所有的行星正处于形成阶段,但是基于某些原因,没有演变成一个个体,而形成了两个不同的个体。另一种可能性就是它们原来就是由两种不同的旋流分别形成的两颗独立的行星。月亮所在的运行轨道使它每时每刻的运行都相当接近地球,并且在它每次接近地球的那一刻,会被地球的引力作用捕捉住。
第一种有关“地球和月亮是由同一种尘埃和气体的旋流演变而来的”想法似乎不太可能。假设是这样的话,这两个世界就应该全部是由岩石和金属等物质组成,并且月亮就应该像地球一样有一个金属核,可事实上它没有。从另一方面讲,如果月亮和地球是通过两种不同的旋流演变而来的,其中一种旋流可能大一些并含有丰富的铁物质,因此形成了现在带有一个金属芯的地球,另外一种旋流形成了小一点的并全部由岩石构成的月亮。但是,科学家们至今仍未找出地球能“抓住”像月亮这么大的一个天体的真正原因。
以上三种设想没有一种是针对月亮的——达尔文讲的“快速自转理论”、“两个世界是由共同的一种旋流演变而来的”以及“两个世界通过两种不同的旋流演变而来的,并且其中一个俘获另一个”,都没能就月亮的存在给出一个令人满意的解释。后来,一位脾气暴躁的天文学家不耐烦地说:“既然所有的解释都失败了,那么结论只能是月亮根本就不存在!”
可事实上月亮的确是存在的。于是,天文学家们只得继续分析下去。1974年,美国天文学家威廉姆·K.哈特曼提出第四种可能性。他再一次重提达尔文的地一月一体的说法,只不过并不依赖达尔文的有关“旋转中的这个统一体甩出了月亮”这个说法,取而代之以更具权威性的说法:首先,在行星形成过程最初的几十亿年里,肯定会有一些纷繁复杂的情况值得考虑;行星体都是由一些小碎片组成的,并且在当时,有许多比现存的行星更为低级的行星,它们之间会经常发生一些碰撞;碰撞的结果是较大的个体依靠消耗较小个体的能量而使自身不断地发展直至发展到目前我们所知道的行星,同时也给宇宙留下一大片纯净的空间。在很久以前,有一个类似地球而质量只有地球的10%的小天体很有可能猛撞到地球上(大约发生在40亿年前,即地球上有生命繁衍之前。如果是发生在地球上有生命活动之后,这些生命将会被这一猛烈撞击所毁灭,那么就我们所知的生命活动不得不再一次重新开始)。这两个天体都各自含有一个铁金属核,并有可能已经凝聚。但是,其外层的岩石部分却有可能爆发到空间中,并形成了月亮。这第四种猜想避免了前面三种所面临的困难,没有使自己在理论上引出任何的麻烦。一开始,哈特曼的猜想被忽略了,但到了1984年,计算机对这两个巨型物体的碰撞进行了模拟并得出结论,认为这个猜想是可行的。目前,人们已经基本上接受了这一猜想。
我们周围的所有物体都能够反射光线(理论中的黑体及传说中的黑洞除外)。
月亮自己不能够发光,它反射太阳的光线就是我们看到的月光。不光滑的月球表面对太阳光形成漫射,光线进入地球的大气层进入我们眼睛就成了我们看到的皎洁的月亮光了。所以如果月亮表面像镜子一样光滑的话,我们将看不到明亮的月亮了。
你知道月球是如何形成的吗?
十万个冷知识
月亮那么大的一个球,是如何形成的呢?
一、分裂说。这是最早解释月球起源的一种假设。早在1898年,著名生物学家达尔文的儿子乔治•达尔文就在《太阳系中的潮汐和类似效应》一文中指出,月球本来是地球的一部分,后来由于地球转速太快,把地球上一部分物质抛了出去,这些物质脱离地球后形成了月球,而遗留在地球上的大坑,就是现在的太平洋。这一观点很快就收到了一些人的反对。他们认为,以地球的自转速度是无法将那样大的一块东西抛出去的。再说,如果月球是地球抛出去的,那么二者的物质成分就应该是一致的。可是通过对“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析,发现二者相差非常远。
二、俘获说。这种假设认为,月球本来只是太阳系中的一颗小行星,有一次,因为运行到地球附近,被地球的引力所俘获,从此再也没有离开过地球。还有一种接近俘获说的观点认为,地球不断把进入自己轨道的物质吸积到一起,久而久之,吸积的东西越来越多,最终形成了月球。但也有人指出,像月球这样大的星球,地球恐怕没有那么大的力量能将它俘获。
三、同源说。这一假设认为,地球和月球都是太阳系中浮动的星云,经过旋转和吸积,同时形成星体。在吸积过程中,地球比月球相应要快一点,成为“哥哥”。这一假设也受到了客观存在的挑战。通过对“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析,人们发现月球要比地球古老得多。有人认为,月球年龄至少应在70亿年左右。
四、大碰撞说。这一假设认为,太阳系演化早期,在星际空间曾形成大量的“星子”,星子通过互相碰撞、吸积而长大。星子合并形成一个原始地球,同时也形成了一个相当于地球质量0.14倍的天体。这两个天体在各自演化过程中,分别形成了以铁为主的金属核和由硅酸盐构成的幔和壳。由于这两个天体相距不远,因此相遇的机会就很大。一次偶然的机会,那个小的天体以每秒5千米左右的速度撞向地球。剧烈的碰撞不仅改变了地球的运动状态,使地轴倾斜,而且还使那个小的天体被撞击破裂,硅酸盐壳和幔受热蒸发,膨胀的气体以及大的速度携带大量粉碎了的尘埃飞离地球。这些飞离地球的物质,主要有碰撞体的幔组成,也有少部分地球上的物质,比例大致为0.85:0.15。在撞击体破裂时与幔分离的金属核,因受膨胀飞离的气体所阻而减速,大约在4小时内被吸积到地球上。飞离地球的气体和尘埃,并没有完全脱离地球的引力控制,通过相互吸积而结合起来,形成全部熔融的月球,或者是先形成几个分离的小月球,在逐渐吸积形成一个部分熔融的大月球。
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