正文 月球是怎樣形成的(2 / 3)

但是,這個羅曼蒂克的假說也遇到了重重困難。譬如,馬爾科夫在研究太陽係中各天體時,注意到天體的扁率與它的自轉速度、密度有關。要使地球上的物體在離心力作用下飛離出去,地球的自轉速度必須是現在的17倍。然而根據地一月係現狀和角動量守恒定律,推算出的46億年前的地球自轉率並不是那麼快。況且,如果月球是從地球上飛出去的,那麼,月球的軌道應該位於地球的赤道麵上,而事實卻不是這樣。另外經過研究證明,熔融狀態的地球根本不可能分出一部分物質去。即使退一步說,月球是從地球分裂出去的,那麼在剛分出去的時候,也一定會受到地球的引力作用而產生很大的潮汐,最後還是會重新落到地球上來的。再有,對太平洋底部的研究,證明它和其他海洋底部的結構相同,由洋底沉積的厚度及沉積速度來看,太平洋的年齡隻有1億年,和月球的年齡相差懸殊。

俘獲說

鑒於同源說和分裂說所遇到的困難,瑞典天文學家阿爾文提出了“俘獲說”。該假說認為:月球和地球是在不同的地方形成的,月球本來隻是太陽係中的一顆小行星,一次偶然的機會,因為運行到地球附近,被地球的引力所俘獲,從此再也沒有離開過地球,成為地球的衛星。這個頗富戲劇性的假說受到多數科學家的讚成,它很好地說明了地球和月球在物質組成上的差異,以及不同於太陽係其他衛星的特征。

還有一種接近俘獲說的觀點認為,地球不斷把進入自己軌道的物質吸積到一起,久而久之,吸積的東西越來越多,最終形成了月球。

然而和上述其他兩種假說一樣,俘獲說也有難以自圓其說的地方。首先是月球太大,地球俘獲如此之大的一個天體是很難想象的,即使能抓住,軌道也不會像現在這樣規則。

上述3種月球起源假說,可以說各有千秋,都能或多或少地解釋月球的成分、密度、結構、軌道及其他基本事實。從目前來看,除分裂說遇到致命的問題,似乎難以成立外,俘獲說和同源說這兩種假說究竟哪一種更合理一些,還無定論。現有假說的困難,迫使天文學家不得不另辟蹊徑,提出新的起源假說。

大碰撞假說

美國科學家本茲、斯萊特裏以及卡梅倫,於1986年3月在美國休斯敦舉行的一次月亮和行星討論會上,提出了一個嶄新的、擺脫了上述3種假說框框的月球成因假說。該假說認為:在太陽係早期,行星際空間有大量的“星子”,星子經過碰撞、吸積而逐漸變大。大約在相當日前地—月係統存在的空間範圍內,形成了一個質量大約相當於現在地球質量9/10的原始地球,和一個火星般大小的天體。這兩個天體在各自的演化中,均形成了以鐵為主的金屬核和以矽酸鹽組成的幔和殼。由於這兩個天體相距不遠,因此相遇的機會就很大。一次偶然的機會,那個小的天體以每秒5千米左右的速度撞向地球。劇烈的碰撞不僅使地球的軌道發生了偏斜,使地軸傾斜,而且使火星般大小的撞擊體碎裂,殼和幔受熱蒸發,膨脹的氣體裹挾著塵埃飛離地球。這些飛離的物質中還包括少量的地幔物質。火星般大小的天體碰撞後,被分離的金屬核因受脹飛離的氣體阻礙而減速,被吸積在地球上。飛離的氣體塵埃受地球的引力作用,一部分處於洛希極限內,一部分落在洛希極限外,呈盤狀物出現。位於洛希極限外的物質通過吸積,先形成幾個小天體,最後不斷吸積,像滾雪球似的形成了月球。

這一新的“大碰撞”假說,在某種程度上兼容了3種經典假說的優點,並得到了一些地球化學、地球物理學實驗的支持。

由於大碰撞假說認為,月球是撞擊後飛離的物質凝聚而成,這樣就不必要求月球的運行軌道非要與地球赤道麵重合不可。此外,由於月球的大小取決於飛離物質的多少,因此也不必考慮為什麼地、月的質量比遠大於其他行星和它們的衛星了。

從物質組成看,由於該假說認為月球是由碰撞體和少量地幔組成的,這就解釋了月球密度為什麼較低,沒有像地球那樣的金屬核。另外由於碰撞所產生的高溫使易揮發的元素蒸發掉,從而也解釋了月球上為什麼富集難熔元素,而缺少易揮發元素。