忒伊亚 :月球大碰撞假说中的行星名

更新时间:2024-09-21 08:09

忒伊亚(Theia)是“月球大碰撞假说”中的行星名。

1945年,雷金纳德·戴利(Reginald Daly)在分析月球形成理论时,提出月球是由另一个物体撞向地球后,将地球撞碎一部分后形成的。1974年,威廉·哈特曼(William Hartmann)和唐纳德·戴维斯(Donald Davis)重新提出并讨论了雷金纳德·戴利的理论,将之发展为月球大碰撞假说。月球大碰撞假说认为,一颗被命名为忒伊亚的行星,以非常大的角度和力量撞击地球,使得忒伊亚和地球的一部分被抛入太空。忒伊亚的一部分,包括它的铁核,留在了熔融的地球上,并下沉成为地核的一部分。来自这两颗行星的碎片则混合进入了绕地球的轨道,并在一个过程中合并成月球。

忒伊亚被认为与火星的大小相似,其运行轨道则与早期的地球相同。不过,科学家并未在地球上找到任何确凿的证据来证明,存在有忒伊亚与地球大碰撞的证据。

研究历程

1898年,乔治·达尔文(George Darwin)首次提出月球裂变说,他认为,在年轻行星快速旋转的离心力作用下,一块早期熔化的地球碎片被抛入太空,从而形成了月球。

1945年,雷金纳德·戴利(Reginald Daly)在审视达尔文的理论时,提出了不同观点,他认为,不是地球把自己的一部分抛出去成为月球,而是另一个物体撞向了地球,并把地球的一部分撞碎。

1974年,威廉·哈特曼(William Hartmann)和唐纳德·戴维斯(Donald Davis)重新提出并讨论了雷金纳德·戴利的理论,之后,将该理论发展为月球大碰撞假说。该理论认为,一颗被命名为忒伊亚的行星,以非常大的角度和力量撞击地球,使得忒伊亚和地球的一部分被抛入太空。忒伊亚的一部分,包括它的铁核,留在了熔融的地球上,并下沉成为地核的一部分。与此同时,来自这两颗行星的碎片混合进入了绕地球的轨道,并在一个过程中合并成月球,整个过程可能只花了1个月,也可能花了1个世纪。该理论可以很好地解释月球和地球的相对组成以及月球的角动量

2023年11月,学术期刊自然》发表的一篇基于计算机模拟的行星科学论文表明,约45亿年前古代行星忒伊亚和原始地球间的巨大撞击可能塑造了地球地幔的不同区域。该研究推测,忒伊亚和原始地球间的巨大撞击,令忒伊亚的残骸深埋于地球地幔之中,这项研究发现或改进人们对地球和月球形成的理解。

大碰撞假说

背景

太阳系形成之初,在非常靠近太阳的轨道上曾形成过一些大大小小的行星。这样的行星、微行星反复互相碰撞、吸积、形成了更大的行星。地球附近也曾形成了火星大小的行星,但有天发生了与原始地球碰撞的事件,那颗行星在大碰撞假说中,被暂时被命名为忒伊亚(Theia)。忒伊亚被认为与火星的大小相似,其运行轨道则与早期的地球相同。引力作用将忒伊亚和地球吸引到一起,并最终发生了巨大的碰撞,创造了后来的地球和月球。

经过

根据测算,地球与忒伊亚的碰撞是从斜上方"擦过"的,而不是从正面撞击。虽然忒伊亚完全崩毁了,但是地球也不是完好无损的,它的构成物质像被削掉一样抛向了宇宙地球一度曾从诞生时灼热的胶着状态凝固成固体,而那次撞击再一次熔化了形成固体表面的地球。散落在宇宙空间中忒伊亚的碎片以及被削掉的地球地幔地壳的一部分被地球的引力吸引,再次回到地球。飞散的碎片一小部分完全摆脱地球的引力散落到太阳系中,但是大部分还是留在了环绕地球的轨道上,月球便是诞生于这些物质。就这样,月球和地球成了同时拥有来自原始地球和忒伊亚的物质的天体

意义

月球大碰撞假说不仅能够清楚地解释月球的起源,还能解释构成物质相近的缘由,而且通过基于该学说的模拟实验也能很好地说明为什么地轴转轴倾角为23.43度。

证据

科学家并未在地球上找到任何确凿的证据来证明,存在有忒伊亚与地球大碰撞的证据。“大碰撞假说”仍然是假说的状态。

理论质疑

2012年4月,芝加哥大学地球物理学副教授尼古拉·道菲斯(Nicolas Dauphas)在《科学》杂志地球科学分册上发表论文,该论文指出,通过对20世纪70年代阿波罗计划期间收集的月壤样本进行的分析研究显示,被主流科学界所接受的,月球大碰撞理论可能是错误的。

根据大碰撞假说,计算机模拟认为月球诞生的“母体”来源应当是两颗星球,即地球和另一颗火星大小的,被称之为“忒伊亚”的星球。然而尼古拉·道菲斯等学者在研究对比月球,地球和陨星体中的钛含量后发现,月球的物质组成应当仅仅源自地球。研究小组基于钛同位素分析进行了相关研究,所谓同位素是指质子数相同,但是原子核中的中子数量存在差异的原子。之所以选取钛元素作为此项研究的对象,是因为这一元素非常耐高温。这就意味着当遭受极端高温环境时,它仍将倾向于保持固态或熔融状态,而不会变成气体形态逃逸。钛元素同时还保留着在太阳诞生之前的无数次超新星爆发中产生的不同同位素特征。这些爆发事件将具有轻微差异的钛同位素撒入太空之中。太阳系中不同的天体在相互碰撞中获得不同的同位素特征,这让科学家们得以追踪月球物质的真正起源。

相关文化

忒伊亚是希腊神话中塞勒涅塞勒涅的母亲,“大碰撞假说”认为是一颗撞向地球的星体与地球发生碰撞才形成了月球,因此,用“忒伊亚”来命名该星体。

参考资料

知识的一大步:阿波罗计划的科学遗传.微信公众平台.2023-11-13

45亿年前行星撞地球形成月球?最新研究在地球地幔深处发现证据.中国新闻网.2023-11-12

行星忒伊亚藏在地球内部?.参考消息.2023-11-12

知识的一大步:阿波罗计划的科学遗传.新浪.2023-11-12

月球诞生或完全源自地球物质.快科技.2023-11-12

月球岩石透露了多少秘密.央视网.2023-11-13

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