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与地球遥遥相望 45 亿年的月球,是如何诞生的?

发布于 2022/10/29 10:58 221浏览 0回复 2,411

距离我们千里之外的月亮

是如何诞生的呢?

今天我们就来聊聊“月亮的起源”

为了解释月球的起源,让我们先从一个气象学家的故事讲起。他就是德国气象学家阿尔弗雷德・魏格纳。

阿尔弗雷德・魏格纳

1910 年的一天,魏格纳由于一场大病而住进了医院。那个年代可没有电视、计算机和互联网,穷极无聊的魏格纳只好看他病房墙上的一张世界地图来打发时间。

他仔细研究了这张世界地图以后,魏格纳发现了一件非常诡异的事:非洲西部的海岸线与南美洲东部的海岸线非常吻合;换言之,非洲和南美洲就像是一块大陆被硬生生地从中间撕开。随后,他注意到更多的大陆也能像拼图般拼合在一起。

出院以后,魏格纳又得知了一件怪事:在非洲和南美洲都发现了一种古代爬行动物的化石,也就是所谓的中龙。据科学家推断,中龙只能在淡水中生活,而不能生活在海水中。那么,它为什么能横渡数千千米的大西洋呢?

为了解释这些诡异的现象,1912 年,魏格纳提出了一个堪称石破天惊的理论,那就是著名的大陆漂移说。大陆漂移说认为,地球上所有大陆原本是一块完整的大陆,被称为泛大陆;后来泛大陆分裂成了好几块,然后在地球自转的作用下漂移到了现在的位置。这样一来,非洲和南美洲的海岸线重合,以及这两个地方都发现中龙化石的问题,就迎刃而解了。

在科学史上,这是一个非常罕见的情况。一个气象学家,提出了一个地质学理论,来解释一个古生物学的问题。从某种意义上讲,这有点像是一个没有医师执照的人在非法行医。所以在长达 40 年的时间里,魏格纳一直被当成是一个民科,受到了地质学界和古生物学界的群嘲。

比如说,耶鲁大学古生物教授查理・舒克特就宣称:“一个门外汉把他掌握的事实从一个学科移植到另一个学科,显然不会获得正确的结果。”而法国地质勘探局局长特迈也断言:“魏格纳的理论仅仅是一个漂亮的梦,当人们拥抱它时得到的只是一堆泡沫和一缕青烟。”

当然,在长达 40 年的铺天盖地的攻击和嘲笑声中,也有人支持魏格纳的理论,其中就包括哈佛大学地质学教授。

戴利是地质学界的大拿。他于 1912 年成为哈佛大学地理系的第一任系主任,并于 1932 年当选为美国地质学会的会长。虽然戴利也曾在公开场合管魏格纳叫“门外汉”,他还是觉得“门外汉”提出的大陆漂移说很有道理。

雷金纳德・戴利

不止如此,戴利还尝试解决大陆漂移说最受人诟病的一个问题:为什么泛大陆会突然分裂成好几块?为此,在 20 世纪 40 年代,戴利提出了一个更加惊世骇俗的理论:泛大陆是被一颗巨大的小行星给撞碎的。

戴利认为,在很久以前,一颗巨大的小行星撞上了地球,把泛大陆撞成了好几块。此外,这次剧烈的碰撞也把地球表面(即地壳)的大量物质都撞到了太空中;这些物质后来重新聚合在一起,就形成了我们今天看到的月球。这就是月球起源的“撞击说”。

类似于大陆漂移说的遭遇,戴利的“撞击说”同样在天文学界被骂得狗血喷头。

在戴利提出“撞击说”之前,天文学界对于月球的起源,主要有两派观点。一派观点认为,月球与地球原本是同一团星云,由于受引力的作用而发生塌缩,然后分裂开来并分别形成月球和地球,这就是月球起源的“同源说”。另一派观点认为,月球原本是一个路过的天体,被地球的引力所捕获,然后变成一颗卫星并绕着地球旋转,这就是月球起源的“俘获说”。很长一段时间,这两派人都争吵不休。不过,他们也达成了一个共识:都强烈鄙视戴利提出的“撞击说”。

当然,到底哪种月球起源理论是正确的,还是要靠实验和观测来检验。事实上,这三种理论能给出三个截然不同的预言。

“同源说”认为,月球和地球是由同一团星云塌缩而成,因此月球上的物质应该与地球上的物质完全相同。

“俘获说”认为,月球是一个外来的被地球引力捕获的天体,因此月球上的物质应该与地球上的物质完全不同。

而“撞击说”认为,月球是由被小行星撞飞的地球地壳的物质重新聚合而成,因此月球上的物质应该与地球地壳的物质完全相同。换言之,如果能带回月球上的物质,并把它们与地球上的物质进行对比,就可以判断到底哪种月球起源理论是正确的。

图源 pexls

从 1969 年 7 月至 1972 年 12 月,阿波罗计划共把 12 名宇航员送上了月球。这些宇航员从月球上带回了大量的月球岩石样本。通过分析这些月球岩石样本,科学家们发现这些岩石样本的化学成分与地球地壳的物质完全相同。这样一来,在被嘲笑了 30 年之后,戴利的“撞击说”终于笑到了最后。

下面,我再以现代的眼光,详细地描述一下月球形成的全过程。大概在 45 亿年前,有一个火星大小、被称为“忒伊亚”(希腊神话中的一名泰坦,也是月球女神的母亲)的天体,撞上了被称为“盖亚”(希腊神话中的大地女神,也是众神之母)的原来的地球。这次剧烈的撞击让“忒伊亚”和“盖亚”融合在了一起,从而形成了今天的地球。与此同时,这次撞击也把“盖亚”表面大量的物质撞到了太空中,形成了一个绕地球旋转的圆环;随着时间的推移,这个圆环中的物质重新聚合在一起,从而形成了今天的月球。

我来做个总结。1912 年,魏格纳提出了著名的大陆漂移说。大陆漂移说认为,地球上所有大陆原本是一块完整的泛大陆,后来泛大陆分裂成了好几块,然后又漂移到了现在的位置。

为了解释泛大陆为什么会分裂,戴利提出地球曾经遭遇一个巨大天体的撞击。这次碰撞把地球地壳的大量物质撞到了太空中;这些物质后来重新聚合在一起,就形成了今天的月球。这就是月球起源的“撞击说”。后来科学家通过分析阿波罗登月计划带回来的月球岩石样本,证明了“撞击说”的理论预言与实际观测吻合。这也让被学术界嘲笑了 30 年的“撞击说”笑到了最后。

文源:《宇宙奥德赛:漫步太阳系》 作者:王爽 部分图源于网络版权归原作者所有

本文来自微信公众号:原点阅读 (ID:tupydread),作者:王爽,编辑:张润昕


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