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地球的月球可能在巨大撞击后仅 5 小时内就形成了
历史上大约 45 亿年前的一天对于地球来说是戏剧性的一天，可能会同时给我们的星球带来一颗卫星和一场令人头疼的头痛。
来源:Space.com: NASA，太空探索和天文新闻在太阳系历史早期，地球与火星大小的原行星发生巨大撞击后，月球可能在几个小时内形成。该理论来自新的模拟，该模拟考虑了年轻原行星的内部温度如何影响其地质特性，从而影响它们所经历的碰撞。
这种巨大的撞击情景已成为月球形成的主要理论，这尤其要归功于行星科学家罗宾·卡纳普 (Robin Canup) 所做的工作。自 2001 年以来，她进行并完善了大量计算机模拟，描述了火星大小的忒伊亚天体如何以恰到好处的角度相撞，将碎片抛入原地球轨道。
现在其他研究人员也加入了这一行列。西南研究所的阿丁·丹顿 (Adeene Denton) 领导的团队对碰撞进行了一些迄今为止最详细的模拟，更多地考虑了碰撞世界的地质特性。
“模型已经发展到包括物质强度，当你研究小行星等较小天体之间的碰撞或我之前关于冥王星-卡戎系统形成的论文时，这一点非常重要，”丹顿在一份声明中说。 “我们不确定这对月球是否重要。当我们进行模拟时，我们发现它实际上非常重要。”
事实证明，温暖的身体比寒冷的身体更脆弱。行星形成后，它们的内部仍然很热，这会影响它们的物质强度。鉴于形成月球的撞击发生在太阳系形成后不久，这可能会影响与忒伊亚的碰撞——但影响到什么程度取决于碰撞发生的确切时间以及忒伊亚冷却的程度。
当忒伊亚撞向地球时，地球被彻底摧毁。虽然忒伊亚破碎的铁芯的大部分残骸沉入地球，但一大圈碎片包裹着地球，形成了月球。
忒伊亚外围数百英里温度升高的主要影响是，它会影响其在撞击时变形和吸收碰撞动量的能力。这反过来又会影响碎片如何散布在地球周围形成月球。因此，通过在模拟中考虑不同的温度和材料强度，丹顿的团队能够更好地了解碰撞以及由此产生的月球形成过程。
之前的模拟显示了两种可能的情况。一是碎片环在周围悬浮了相当长的时间，让月球逐渐从其中吸积。另一种情景首次在 NASA 主导的 2022 年模拟中描述，表明月球在几个小时内就从这些碎片中聚集在一起。
现在，丹顿的模型有可能支持这种惊人的可能性。
如果忒伊亚温度更低，这意味着撞击发生在太阳系历史稍晚一些的地方，也许是在行星诞生后 100 到 1.5 亿年，那么碎片环就会以这样的方式形成，从而让月球逐渐吸积。而且因为它更强大，更多的忒伊亚会完好无损地幸存下来并与地球融合。
另一方面，在行星形成后不到 6000 万年，温暖的忒伊亚撞击地球，将造成月球可能很快形成而忒伊亚本身将被毁灭的情况。
那将是我们星球历史上相当重要的一天，同时出现了新月和令人头疼的问题。
研究结果发表在 9 月 1 日的《天体物理学杂志快报》上。
“根据碰撞前地球和忒伊亚的温度，撞击可能会摧毁忒伊亚并产生巨大的碎片盘，最终形成月球，”丹顿说。 “但是当我使用与原始撞击模型相同的参数时——直到两个物体内部的温度结构相同——在大约五个小时内，一颗完整的月球出现了。”
“这些令人惊讶和令人兴奋的新结果表明，今天月球的物理特性（可能包括其挥发性成分）与大撞击时地球和忒伊亚的热状态之间存在潜在联系，”西南研究所的罗宾·坎纳普（Robin Canup）说道，他没有参与这项研究。 “这反过来可能有助于科学家更好地限制月球形成事件发生的时间。”
在这两种情况下，月球似乎主要由忒伊亚的地幔物质构成，只混有一点地球的地幔。考虑到月球的成分与地球的地幔之间的相似性，后一个发现令人惊讶。然而，研究表明，这个故事显然还有更多的内容，因为尽管有相似之处，但同位素水平也存在一些令人费解的差异，这些差异无法通过当前的模拟（包括丹顿的模拟）轻易解释。
这些模拟可能会对寻找系外卫星产生影响。如果月球确实在几个小时内形成，那么在类地系外行星周围寻找形成外卫星的圆盘可能是徒劳的，因为这些圆盘的寿命非常短暂。然而，气态巨型系外行星周围形成月球的圆盘却是另一回事，因为这些圆盘不是由撞击形成的，而是由组装这些行星时留下的物质形成的。