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忒伊亚撞上地球的那一天:月球是这样诞生的

你抬头看到的月亮,有一部分来自一颗已经不存在的星球

今晚月亮升起来的时候,你看到的其实是一场四十五亿年前撞击的残留物。如果你手上正好有一块月球陨石,那里面的部分原子,来自一颗连残骸都找不到的星球。它有名字——忒伊亚(Theia,希腊神话中月亮女神的母亲)。

一句话说清它是什么

忒伊亚是一颗理论上存在过的原行星(行星形成过程中尚未“定型”的胚胎天体),个头接近火星。大约45亿年前,它撞上了刚成形的原始地球。

你可以把它想成厨房里两团还没揉匀的面团:一大一小撞在一起,一部分面糊被甩到半空、绕着自己转起来,最后重新聚成一个小面团——那就是月球。

按主流数值模拟,它的半径约3400公里,质量约是地球的十分之一;撞上来时的速度约每秒10公里。这个速度意味着什么?北京到上海约1200公里,它两分钟就能跑完。

两分钟,重写一颗行星

这类撞击释放的能量估计在10³¹焦耳量级,比造成恐龙灭绝的那次小行星撞击强上千万倍。原始地球的表层岩石被大量汽化,全球性的岩浆海随之出现;撞击还给了地球一个极快的自转,早期的一天可能只有几个小时。这些出自计算机模拟,属于理论预言,而非直接观测到的画面。

麻烦出在“指纹”上

如果月球主要是那颗肇事星球的碎片拼起来的,它应该“长得像”肇事者,而不是像地球。可阿波罗计划带回的样本给出了相反的结果:月球岩石中氧同位素的比例,与地球几乎无法区分。氧同位素就像岩石的指纹,两个不同天体拥有如此接近的指纹,概率很低。

于是有研究者提出,撞击后的高温把双方物质彻底搅匀了,月球是混合产物。2014年前后,一项基于钨同位素的分析支持了这种混合图景。但混合到什么程度、月球究竟有几分之几来自忒伊亚,目前尚无定论。

月面之下,可能还留着它的碎片

近年的另一条线索藏在月球内部。有团队结合月球重力场与月震数据,提出月球地幔深处可能存在几块致密异常体,或许是那次撞击的残留。这属于假说推测,还需要更多探测数据来检验。

它留下的礼物:一个月亮正在远去

那场撞击的余波至今可测。月球正以每年约3.8厘米的速度远离地球,差不多和你指甲一年生长的速度相当,一百年就是3.8米。所以几亿年后的夜空里,月亮会比现在小一圈。

回到你抬头的那一刻

现在再看月亮:它可能是地球被撞掉的一块、一颗消失星球的一部分,和无数碎屑重新拼成的结果。它的身世写在岩石的同位素里、月震的波形里,也写在地球自转的余速里。

如果那次撞击偏了一点,或者忒伊亚只有一半大,今天的夜空会是什么样?没人能给出答案。也正因为没有第二个样本,月亮才成了太阳系里最难解释、也最值得解释的一颗卫星。

延伸阅读

  • Erik Asphaug《When the Earth Had Two Moons》(2019,行星撞击与月球起源的通识读物)
  • Dana Mackenzie《The Big Splat, or How Our Moon Came to Be》(2003,大碰撞假说的历史脉络)
  • NASA 月球形成专题页面:science.nasa.gov/moon/moon-formation

编辑备选标题——悬念型:《谁撞出了月球?忒伊亚至今不见踪影》;画面感型:《忒伊亚撞上地球的那一天》;提问型:《月球真是被忒伊亚撞出来的吗?》

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文章名称:忒伊亚撞上地球的那一天:月球是这样诞生的
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