地球的岩浆海洋竟然出现在月球上

故事 06-24 来源：天文在线

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月亮让每个人着迷，但是关于月球如何形成的理论却不一致。新模型认为，月球的很大一部分是来自于覆盖在早期地球上的那一片流动的岩浆海洋。

由日本横滨地球科学研究所的Natsuki Hosono领导的研究解决了目前理论界对于月球如何形成的一个重要矛盾。

科学家们对于月球的起源已经争论了不止一个世纪。因为要结合地月模型的化学性和机械性去解释，所以提出一个形成理论是很困难的。

目前的流行理论是一个大碰撞假设，说的是：大约四十亿年前在行星形成的后期，一个类似火星体积的天体撞击到原地球并从地球上甩出大量物质。这些纷飞的残骸被吸引到轨道上然后合并成了月球。

但是尽管这个假设能够解释地月系统中的角动量和月球缺乏一个富含铁的内核，这个假设仍然存在一些问题。模型显示月球应该主要由最初撞击物的材料组成，但从探月任务中带回的岩石表明它实际上与地球相似。科学家们试图通过利用各种奇怪的撞击角度和非常规冲击条件来实现这次碰撞。

Hosono和他的同事在日本和美国提出了一个更简单的解决方案：利用熔岩的火海。太阳系形成之后，很多残骸在四周漂浮。地球可能会受到源源不断的撞击，可能形成了足够的能量融化地球的表面。

团队在《自然地球科学》杂志发表的一篇文章中假设道，一个坚固的天体在撞击到地球时，地球表面正覆盖了一层岩浆海洋。他们通过添加岩浆海洋对相同的巨型撞击场景进行了三维数值模拟，发现月球的形成物质中有很大一部分来自于地球。特别的，这次模型注意到撞击的天体和原地球在撞击中的受热是不同的，这一点是之前的模型没有关注的。

结果证明，岩浆被加热的程度远远超过了固体撞击物，这导致了前者体积的膨胀。大约有一半的岩浆海被甩到轨道中，并和撞击天体的碎片结合在一起。月球就从这团混合物中诞生了。

“在我们的模型中，月球大约有80%是来自于原地球的物质。”一位耶鲁的地球物理学家和合著者Shun-ichiro Karato说。 “在之前的大部分模型中，月球大约有80%是来自于撞击天体，这是一个很大的不同。

因此，该模型可以协调两个物体之间的成分相似性和差异，而不需要过度具体的影响条件。总的来说，这是科学进程中的一个好例子。研究者们经常调整想法去匹配数据，而不是放弃这些不太有用的想法。天体相互之间的引力与这些天体彼此的距离的平方成反比的减小。因此，与月球距离最远的地球部分相比，最接近月球的地球一侧的吸引力略大，这导致了潮汐力。潮汐力影响了地球的地壳和海洋。

潮汐力最明显的影响是在地球的海洋中造成了两次涨潮，一次是在面向月球的一面，另一次是在背向月球的一面。这导致了海平面的升高，称为海洋潮汐。当地球绕着它的轴线旋转时，其中一个涨潮正好发生在月球“下”，而另一个则相反。结果就出现了24小时内有两次涨潮和两次落潮。因为，月球是绕着地球并沿着地球的旋转方向旋转，因此涨潮每12小时25分发生一次，这25分钟是由于月球要绕着地球的轨道旋转。太阳对地球同样有潮汐力但它的影响只有月球的40%，月球和太阳的共同作用造成了高潮和小潮。

如果地球是一个水球（没有一块陆地），它会产生只有一米的潮汐，而且这种潮汐是可以被预测到的，但海洋潮汐极易受到其他影响而发生变化：水因为地球的旋转而与海床发生摩擦，水的运动惯性，浅海区的海底盆地会相对更浅，不同海底盆地之间的水的流动。因此，地球上大多数观测点的潮汐时间是观测的结果也可以通过理论来进行解释。