月球|“迷失的忒伊亚”融入地月系科学家|火星|小行星

【月球|“迷失的忒伊亚”融入地月系】

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月球在暴烈的行星碰撞中形成，月球诞生的“碰撞理论”已不是什么新颖、扣人心弦的话题，但科学家第一次提出了一个有关月球形成的新奇大碰撞理论，早期地球和一颗胚胎行星发生了“迎面”碰撞，月球在碰撞中诞生。被称为忒伊亚的行星比地球问世晚了大约1亿年。加州大学洛杉矶分校（UCLA）的地球化学家声称，已经充分了解这起“骇人听闻”的高速碰撞事件，它发生在大约45亿年前，但很多科学家认为，早期地球和忒伊亚的碰撞不是以直线、面对面方式，而是以45度（也许更大的夹角）或“擦边求”的方式进行。地球科学家在《科学》杂志的论文中给出了一系列证据，他们支持了正面碰撞的月球形成理论。
研究小组分析了从阿波罗12、15、17使命计划中取回地球的7个岩石样本，对5个取自夏威夷和1个取自亚利桑那州的火山岩石进行了样本分析， 6个岩石样品从地球的地幔层喷射到地面。科学家重新构造巨大碰撞事件的关键数据来自从样本岩石中氧原子显示的化学信号，氧元素化学物质占到岩石体积的90% ，占到岩石质量的50% ，在地球的氧元素中，大于99.9%的部分为O-16 ，这种氧原子有8个质子和8个中子组成，但也有少量更重的氧原子同位素O-17 ，这种氧原子多出了一个中子，还有氧原子同位素O-18 ，这种氧原子有两个额外的中子。地球、火星和太阳系的其它行星都含有独特O-17 与 O-16的比率，太阳系行星都有与这一比率相关联的“指纹”信号。
2014年，德国的一个科学团队曾在《科学》杂志上报道了月球成分中氧原子同位素的独特比率，月球的这一比率与地球不同，但加州大学的研究成果与之不同。 UCLA的地球化学和宇宙化学教授爱德华·杨解释说，研究小组在地球和月球的氧同位素数据中没有发现任何的不同。研究小组采用了顶尖的技术手段，对岩石样本的氧同位素比率进行了极为精确的测量，使用UCLA新的质谱仪进行了核验，在地球和月球氧同位素比率上没有发现任何的差别。事实上，地球岩石的氧原子和月球岩石的氧原子成分具有相同的化学特征，地球和忒伊亚如果发生了带倾斜角的碰撞，那么月球的绝大部分主要由忒伊亚的物质构成，地球和月球将含有不同的氧同位素；地球和忒伊亚如果发生了正面碰撞，那么地球和月球极有可能含有相似的化学成分。
研究小组认为，早期地球和月球发生过彻底的相互融合，两大星球的物质成分形成了彼此均匀的分布特性，地球和月球的完全性融合和均匀性分布解释了一个科学的疑问：为什么在地球和月球的物质构造中看不到行星忒伊亚的不同信号？忒伊亚在和早期地球发生的大碰撞中消失了， “迷失的忒伊亚”融入了地球和月球的物质构造中，如果这次碰撞没有发生，那么忒伊亚很有可能成为太阳系的一颗行星。研究小组相信，忒伊亚与地球的尺寸十分相似，其他的科学家相信忒伊亚的尺寸比地球更小一些，可能与火星的尺寸接近。
另一个有趣的科学问题与大碰撞事件中水源的转移有关，行星忒伊亚可能夺去了早期地球含有的水分。在这次大碰撞事件发生后的数千万年，小行星很有可能撞击了地球，而其中的小行星含有丰富的水源，被忒伊亚在碰撞中带走的地球水分又被含水小行星的碰撞带了回来，地球重新获得了滋养生命的水。火星的命运完全不同，它没有发生“忒伊亚的碰撞” ，没有发生太多的小行星碰撞，目前的火星几乎看不到任何生命的迹象。
2012年，早期地球和忒伊亚发生正面碰撞的假说最初由三位科学家提出，其中的马提亚·库克现在是一位在SETI从事研究的科学家，沙拉·斯图尔特现在是加州大学戴维斯分校的教授，在2012年独立提出正面碰撞理论的罗宾·肯纳普现在是一位在西北研究所从事科研的科学家。在《科学》杂志发表成果的研究小组由加州大学地球、行星和空间科学系、德国拜罗伊特大学地球科学研究所、法国尼斯大学拉格朗日实验室的科研人员共同组成。
（编译：2016-2-1）