40多亿年来,月球和地球共同经历了漫长而荒古的年代。地球一直在关爱和呵护自己的独生女儿月球,月球也一直在护卫地球的安全和增添地球的活力。月球被小天体撞击得遍体鳞伤,使地球避免了许多小天体撞击的伤害;月球在地球周围运行,使地球的运行更加稳健;月球激起了汹涌澎湃的海洋潮汐,使地球增加了生命的活力;大撞击使地球的自转轴倾斜,地球表面才呈现出春夏秋冬四季的变化。
关于月球这个女儿是怎样来的,长期以来主要有捕获说、共振潮汐分裂说和双星说。近40年来,提出并被逐步完善的大碰撞分裂说获得了越来越多的观测与实验证据的支持,得到了大多数科学家的认同。
欧阳自远介绍,捕获说认为,地球与月球同属于太阳星云中独立形成的天体,依据月球的平均密度和化学组成不同于地球的特征,一部分人认为月球的形成不属于形成地球的同一团星云物质。由于地月轨道的变化,在1到10个地球半径范围内,月球就有可能被地球捕获,之后由于地球的引力改变了月球原来的运行轨道,使月球最终成为地球的卫星。月球是地球在太阳系中“抓”来的“女儿”。
共振潮汐分裂说认为,地球的初始呈熔融态,由于潮汐共振,在赤道面上一部分熔体被分裂,冷凝后形成月球。这一假说得到天文学家乔治·达尔文(进化论创立者,查尔斯·罗伯特·达尔文之子)的倡导,他认为现在的地球和月球的角动量加在一起,可以形成大约4小时为一周的自转。如果地球与月球原来在一起,那么原来的这个行星的自转周期就应该是4小时,但由于太阳的潮汐引力作用,它的周期只有2小时,这与当时的地球自由摆动周期几乎相当,这样就会引起共振,从而导致熔融状态的地球有一部分被分裂出去,地球上的太平洋是分裂之后留下的疤痕。
双星说则认为,在太阳星云凝聚的过程中,在太阳星云盘同一区域分别形成地球与月球,月球被地球捕获形成地月系。但是,地球与月球化学组成与平均密度的极大差异、地月系的角动量和运行轨道等特征,都是双星说难以解释的。
欧阳自远告诉《中国科学报》记者,月球的起源假说,必须符合目前探测与观测所获得的有关月球的事实:即月球、地球以及其他行星在太阳星云中几乎同时由星子聚集形成并很快地在大约1亿到2亿年内熔融、分异、调整;月球的总体成分与地球的平均成分差别很大;月球比地球和球粒陨石更富含难熔元素;月球更匮乏挥发性元素;月球的密度比地球的低、比地球缺水等等。
他说:“虽然目前这些假说,在这些方面都有不同程度的依据,但在地月成分与自转速度的差异、同位素组成的相似性等方面,仍存在许多难以自圆其说的难点。”
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