如果有人告诉你,月球是在5个小时里"拼"出来的,你大概会觉得这比装修队承诺的工期还不靠谱。但美国亚利桑那大学和西南研究院(SwRI)的研究人员最近用计算机建模做了一次推演,得出的结论是:月球确实有可能在这么短的时间里接近成型。
这项研究发表在《天体物理学快报》上,讨论的是大约45亿年前那场假说中的大碰撞——一头是地球,另一头是一颗火星大小的天体"忒伊亚"(Theia),中间是那次撞击本身。
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先说说老版本的故事
关于月球起源,科学界流传最广的假说是"大碰撞假说":早期地球被一颗火星大小的天体撞上,撞出来的碎片在轨道上重新聚集,慢慢凝成月球。
过去这类模型有一个默认前提:撞击瞬间释放的能量太大、力量太猛,两个天体可能短暂地变成"糊状",表现得像流体。既然像流体,那套约束固体物体的规则就不适用了。
这次研究的不同之处在于,研究人员第一次把两个天体的材料强度放进了模型里。换句话说,他们让地球和忒伊亚更像真实的岩石,而不是一锅被撞散的粥。
论文第一作者、西南研究院的Adeene Denton解释说:"当你把地球和月球当作具有地质属性的碰撞体来模拟时,月球从那次撞击中形成的方式就变了——这是我们以前认为没必要考虑的事。"
岩石版撞击:一部分被吞,一部分留下
如果地球和忒伊亚表现得像真实的岩石而非流体,研究给出了一个场景:忒伊亚的一部分被地球吸收,另一部分留下来,成为一个几乎已经成型的月球。
在这个场景里,月球最快可以在5个小时内接近它的最终状态——不过它还会继续甩掉一些质量,这个过程大约再持续一天左右。而此前的估算认为,月球形成大约需要10年。
从10年到5小时,这个落差是这项研究最抓眼球的地方。但要注意,这是一个假说场景,不是已经确认的结论。
5小时有个前提:温度得刚刚好
要让这个"5小时版本"成立,忒伊亚和地球的表面需要被加热到大约3140华氏度。这个温度很高,但刚好没到熔化的程度。
如果两个更冷的天体撞在一起,月球形成的时间很可能更长。原因在于:温度越低,材料强度越大,忒伊亚被地球吸收、只留一小块残骸变成月球的可能性就越小。
这里有个关键的不确定点:我们并不清楚地球和忒伊亚在那次假想碰撞发生时到底是热是冷。研究人员能确定的是,年轻的行星比在太空里"烤"得更久的老行星更热。
正反两方的分歧在哪
支持这类短时间形成说法的研究者,并不是第一批提出"月球可能只花几小时就出现并稳定到接近现在的位置和形态"的人。这项研究的新意,在于把温度这个细节补了进去,给讨论提供了更多背景。
反过来说,质疑也很直接:温度这个前提本身就没有被确定。地球和忒伊亚当时有多热,目前没有答案。前提不确定,结论自然只能停留在"可能"的层面。
更多线索或许要从月球本身去找——毕竟按这个假说,它就是忒伊亚留下的"剩饭"。
这件事真正有意思的地方
不管5小时还是10年,这项研究都在提醒一件事:宇宙里那些改变世界的重大事件,不一定都要用"亿万年"来计量。
我们习惯性地认为天文尺度上的事情都慢得惊人,但一次撞击、几个小时的物理过程,就可能决定一颗卫星的诞生。至于月球到底花了多久,目前还没有定论——它可能比我们想的快得多,也可能不是。
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