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“忒伊亚”和地球碰撞形成月球想象图

自20世纪70年代中期以来，天文学家一直认为，月球可能是由地球和一颗火星大小的古老原行星“忒伊亚”碰撞形成的：巨大的撞击产生了一个巨大的碎片场，我们的月球伙伴在数百万年的时间里由这个碎片场慢慢形成。

英国杜伦大学的计算宇宙学家雅各·凯格雷斯和他的同事基于超级计算机前所未有的高分辨率进行模拟的新假设表明，月球的形成可能根本不是一个缓慢而渐进的过程，而是在短短几个小时内发生的。这项研究发表在日前出版的《天体物理学》杂志上。

1969年7月，美国宇航员将21.6公斤的月球岩样和尘埃带回地球，之后科学家经过多年分析，获得了关于月球形成的第一线索，这些样本的历史可追溯至大约45亿年前，当时整个太阳系处于动荡时期。

许多线索显示，月球是由地球和一颗假想行星“忒伊亚”剧烈碰撞而诞生，分析数据表明，月球和地球岩石成分相似；地球自转和月球公转轨道具有相似的方向；两个天体具有高组合角动量。

传统假设认为，当行星“忒伊亚”撞击地球时，行星爆炸产生的冲击将形成数百万块碎片，漂浮在太空中，该行星碎片以及从年轻地球地幔剥离出的汽化岩石和气体，逐渐混合形成一个盘状结构，历经数百万年，月球的熔融球体最终聚合并冷却。

然而，这幅图景的某些部分仍然难以捉摸。一个悬而未决的问题是，如果月球主要是由“忒伊亚”构成的，为什么月球上的许多岩石与地球上的岩石有惊人的相似之处？

这项新研究的作者使用了一个名为SPH的计算机程序，并用一台超级计算机来运行这个程序。更高分辨率的模拟给研究人员提供了一个新的答案：月球是在几个小时内由地球抛射的大块和“忒伊亚”的碎片形成的，这个答案为月球的可见属性提供了干净而优雅的解释，如它的宽而倾斜的轨道、部分熔融的内部，还有它薄薄的外壳。

然而，研究人员将必须检查从月球表面深处挖掘出的岩石和灰尘样本，然后才能确定它的月幔是如何混合的。这也是未来月球探索的目标。凯格雷斯说：“从月球表面深处获取更多的样本，将极大地帮助我们对月球的组成和演化做出新的、更有信心的发现。”

图片来源：视觉中国