科学家们表示,地球的月球经历了一个很像木卫一的时期,木卫一是木星的卫星,充满了火山活动。
美国宇航局
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月球长期以来一直是地球的亲密伴侣,但研究人员一直在努力了解月球的确切形成时间,因为宇航员带回家的月球岩石中的微小晶体表明了两个不同的年龄。
现在,一个 学习 在日记中 自然 争论更早的年龄,说古月球也经历了一段变热和部分重熔的时期,在大约 43.5 亿年前产生了新的岩石。
岩石熔化的热量来自早期与地球的引力相互作用,它拉伸并挤压月球,使其升温。
这个过程称为“潮汐加热”。这就是木星目前加热其卫星木卫一的方式,木卫一是太阳系中火山最活跃的地方。
“我们认为月球经历了一段看起来像木卫一的时期,出于同样的原因,”说 弗朗西斯·尼莫是加州大学圣克鲁斯分校的行星科学家。
“到处都会有火山喷发,”他说。 “这将是非常戏剧性的。”
结果将是月球看起来比其真实年龄更年轻。
一场壮观的碰撞
天文学家早就知道地球和月球的年龄不到 46 亿年,因为太阳系就是在那时开始形成的。
巨大的尘埃和气体云向内塌陷,形成了一颗新恒星。剩余的物质团开始相互碰撞,聚集在一起并逐渐形成行星。
在这混乱的时期,一个火星大小的物体撞向了原地球。
“这肯定会很壮观,”尼莫说。 “它是如此充满活力,我们真的很难想象它到底是什么样子。”
这次撞击将使地球液化并蒸发其中的一部分,同时产生月球。
那时,它会被岩浆海洋覆盖,岩浆海洋必须冷却并凝固成岩石。
尼莫说,实验室工作人员分析了阿波罗宇航员带回的月球岩石,发现几乎所有样本都有 43.5 亿年的历史,这表明它们是在太阳系形成后约 2 亿年形成的。
他说,问题在于,对太阳系演化的模拟表明,月球的出现时间肯定比那更早——因为在 2 亿年的时候,几乎所有环绕的物质都已经被卷入行星中。
“很难想象还有什么东西仍然漂浮在周围,并且会坠落到地球上,”他说。
这就产生了一个难题:“测量岩石的人给了你一个月球的年龄,它相当年轻,”尼莫说,“而进行模拟的人想要一个更古老的月球。”
他和一些同事想知道:如果月球形成、冷却,然后再次变热并重新熔化,从而有效地重置时钟,会怎么样?
像木卫一一样,但是是灰色的
他们意识到,如果月球通过与地球的引力相互作用而升温,这是可能的。
月球曾经距离地球较近,但随着时间的推移,它正在慢慢远离地球。尼莫说,他们的计算表明,当它向外移动时,它会达到一种轨道“暂时失控”的配置。
引力会挤压和拉伸月球,产生热量,就像来回弯曲回形针使其变暖一样。
尼莫说,这种强烈的挤压和拉伸足以融化部分月球岩石,这可能发生在 43.5 亿年前,这与阿波罗宇航员带回的大多数月球岩石的年龄相对应。
他说,月球很可能没有完全重新熔化:“我认为它的内部大部分是固体,但一直在产生熔化物,并且正在以火山的形式喷发。”
他说,与木星著名的喷发卫星木卫一不同,木卫一因富含硫而呈现黄色,而木星的卫星看起来仍然是灰色的,尽管熔化的岩石会是鲜红色的。
大量流动的熔岩会填满古老的陨石坑,这可以解释为什么月球上缺乏陨石坑。
然而,随着月球继续向外移动并远离地球,它最终会停止经历这种加热并再次冷却。
这一假说解释了为什么一些月球物质似乎是在 45.1 亿年前形成的——它们可能是从未重熔的早期岩石的残余物。
“我怀着极大的兴趣阅读了这篇论文,我发现这是一个非常优雅的假设,一个协调所有这些年龄段的优雅模型,” 菲利普·赫克是芝加哥大学和菲尔德博物馆的研究人员,他研究过古代月球样本,但不是研究团队的成员。 “我对此印象深刻。”
他说,研究人员提出了一个“令人信服”的论点,即地球和月球的构造会暂时产生热量和融化。
赫克说,这个模型“很有趣,可以解释很多事情”,但他指出,科学家们只能从月球上有限的几个地点获得月球岩石样本。 “当我们获得更多样本时,我们将会看到这一点如何成立。”
他说,了解月球的年龄对于行星科学家来说是一个难题,对于想要了解地球历史以及生命如何在这里进化的各类研究人员来说也很重要。
赫克说,由于形成月球的巨大碰撞基本上重置了地球上的一切,“了解这一切何时发生以及如何发生对我们所有人来说都非常有趣。”
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