大碰撞說
大碰撞說是科學界現在最主流的月球誕生理論，認為月球是在地球被一顆像火星般大小的天體忒伊亚（Theia）碰撞後才形成的。這個假說最早於1975年發表在《伊卡路斯》（Icarus，太阳系研究期刊）期刊上，是威廉·肯尼斯·哈特曼（William K. Hartmann）和达韦斯（Donald R. Davis）兩位博士發表的文章。
依據這個假說，在45億3千3百萬年前，就在地球形成後不久，一顆火星大小的小行星以某個傾斜角撞擊到地球。撞擊毀滅了這顆原行星，並且將地球的一部分，主要是地幔，拋射入太空中；並有可能主要產生了兩顆衛星碎片，於數百萬年後慢速相撞成今天的月球[1]。依據這種理論進行的電腦模擬，估計只有2%的原行星物質被拋入太空，進入環繞地球的圓形軌道中，而其中又只有一半在碰撞後的一百年間成為構成月球的原料。無論撞擊前的原始地球是如何傾斜和自轉，碰撞後的地球一天約為五個小時，並且赤道與撞擊後的月球軌道面是一致的。
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[编辑] 碰撞的證據
撞擊的證據來自阿波羅計畫帶回來的月球岩石，其中所含的氧同位素組成比例與地球的地函幾乎完全一樣。化學元素的檢查發現月球岩石幾乎不含揮發性的元素和輕元素，因而被推斷是在極端高溫與異常的高熱下形成，使這些元素都氣化而逃逸了。放置在月球上的測震儀測出月球的鐵鎳核心，比其他形成理論（例如孿生說）預測的都要小。如此小的核心與大碰撞假說是吻合的，因為這個理論認為月球主要由地球被撞擊出的地函和撞擊體的部分地函組成的，其中並未包含撞擊體的核心。（撞擊體的核心下沉與地球的核心合併，成為現在的地球核心。）
这个產生月球的撞擊過程非常不可思议：一顆火星大小的天體以十分巧妙（恰恰好）的角度撞擊原始的地球，既避免將地球完全的毀滅，又能產生大小和軌道都適當的月球，使地球自轉軸的進動能夠穩定下來。同时，它也穩定了地球的氣候，使地球的環境更適合生命的發展。這種撞擊成型事件的偶发性，被用來解釋在宇宙中生命是非常罕見的（费米悖论）：这种事件的罕见性说明同地球相似气候的罕见性，进一步说明人类存在的罕见性。這種想法是另一個論述——地球殊異假說（Rare Earth hypothesis）的支柱。然而，在2004年发表的一篇论文中，Edward Belbruno和Richard Gott III認為在地球和太陽的拉格朗日點L4或L5上的天體會因為漂移而進入處於渾沌的碰撞軌道上，然後以適當的低速撞擊到地球。這種機制使得撞擊的可能性顯著的增加。
坎诺普（Robin Canup）在2005年發表的模擬工作表明，冥王星和他的大衛星凱倫可能也是在45億年前相似的大撞擊下誕生的。坎诺普推測，其他直徑在1,600至2,000公里的柯伊伯带天體以每秒鐘一公里的速度撞擊行星形成月球的事件，在太陽系形成的早期可能是很普遍的現象。
[编辑] 疑點
即使是月球起源的主流理論，仍然有些難以解釋的事項。這些疑惑如下：
- 在月球地幔中的震波速度，在下層和中層都與熔化的上層一致。[2][3]
- 月球的揮發性元素並未如大撞擊說預期的完全被耗盡。[4]
- 沒有證據證明地球曾有過岩漿的海洋。（大碰撞假說的一個可能的結果）[4]
- 由月球和地球的鎢與鉛的同位素結構測量，撞擊前的地球只需要有現在地球質量一半左右的大小，就能合理的分配角動量，得到與現在測量值一致的結果。 [4][5]
- 在月海的玄武岩中異源同位素的豐度排除了早期的岩漿海有強烈的對流的可能性。
- 氧化鐵（FeO）在整體月球的物質中含量高達13%，排除了原始月球全由地球的地幔生成的可能，因為其在地幔中佔的比例遠低於此。[6]
- 如果原始月球的材料大多來自撞擊體，月球應該有更豐富的親鐵元素，但實際上卻缺少這些元素。ilc-3.pdf
[编辑] 注釋
- ^ 兩個月亮緩慢相撞創造今天的月球
- ^ GEOPHYSICALCONSTRAINTSON THE LUNAR INTERIOR: STATUS ANDREMAININGISSUES
- ^ GEOPHYSICALCONSTRAINTSON THE LUNAR INTERIOR: STATUS ANDREMAININGISSUES
- ^ 4.0 4.1 4.2 TESTS OF THE GIANT IMPACT HYPOTHESIS.
- ^ Big Bang, New Moon
- ^ THE THERMOCHEMICAL HISTORY OF THE MOON: CONSTRAINTS AND MAJOR QUESTIONS.
[编辑] 參考資料
- William K. Hartmann and Donald R. Davis, Satellite-sized planetesimals and lunar origin, (International Astronomical Union, Colloquium on Planetary Satellites, Cornell University, Ithaca, N.Y., Aug. 18-21, 1974) Icarus, vol. 24, Apr. 1975, p. 504-515
- Alfred G. W. Cameron and William R. Ward, The Origin of the Moon, Abstracts of the Lunar and Planetary Science Conference, volume 7, page 120, 1976
- Dana Mackenzie, The Big Splat, or How Our Moon Came to Be, 2003, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-15057-6.
- Peter D. Ward 和 Donald Brownlee，《地球是孤獨的：從天文物理學、太空生物學、行星科學探索生命誕生之謎》，貓頭鷹書房，2007年第二版，ISBN 9789867001399
[编辑] 外部鏈結
- 行星科学研究所（Planetary Science Institute）关于大碰撞假设的页面，哈特曼和达韦斯属于该所。该页还包含了哈特曼本人绘制的碰撞图像。
- UCSC西南研究所的研究者证实形成月球的碰撞
- 月球形成的电脑模型
- 西南研究所出版文章讨论了查龙的碰撞成因假说。
- 罗塞特（Klemperer Rosette）的Java applets模拟：另外还有一些小程序模拟了某体位于拉格朗日点的多体问题，并且展示了轨道的混沌特性，这与假说中特伊亚对地球的碰撞轨道的混沌不稳性是相似的。
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