宇宙的奥秘无限大：月球是如何形成的？
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随着分析新旧月球样本化学成分的技术不断进步 ， 我们对月球的了解比以往任何时候都多 。
【宇宙的奥秘无限大：月球是如何形成的？】作为地球上最熟悉的天空景象之一 ， 月球激发了数十亿人的好奇心 ， 让他们仰望天空 。 在人类历史的早期 ， 我们建立了关于这个银色球体的神话 ， 后来 ， 我们进行了一次太空竞赛 ， 徒步探索它 。 一直以来 ， 都有一个突出的谜团：月球是如何形成并围绕地球运行的？
人们普遍接受的月球形成模型假设 ， 45.1亿年前 ， 一个巨大天体直接撞向地球 ， 当时我们的星球仍在忙于发展 ， 并形成其核心 。 由此产生的冲击波将岩石和气体向外抛掷 。 一段时间后 ， 喷出的物质开始绕着我们的星球运行 。 气体、灰尘和岩石的团块碰撞并粘在一起 。
仅仅几千年后 ， 最近的模型揭示了这一惊人的短周期 ， 它们合并成一个球形 ， 继续绕地球运行 。 月球早期的岩石非常热 ， 它是一个完全熔融的世界 ， 花了1.5亿到2亿年的时间冷却并结晶成熟悉的灰色岩石外观 。 巨大的天体也是地球形成的催化剂 ， 因为它有助于将镍和铁等较重元素推向核心 。
虽然巨大撞击假说被普遍接受 ， 但关于月球的历史 ， 我们仍然有许多谜团 。 试图重建月球的行星是科学家面临的最大挑战 ， 他们的线索来自岩石 ， 月球自诞生以来经历了数十亿年的变化 。 我们的卫星经历了蒸发、岩浆和结晶 ， 所有这些都改变了岩石 。
幸运的是 ， 用于研究行星形成的测量技术正在迅速改进 。 科学家们能够以阿波罗时代无法测量的方式测量化学成分 。 例如 ， 我们现在可以在电子显微镜下检查一片月球岩石 ， 甚至可以使用原子探针层析成像研究一粒月球尘埃 ， 这种技术可以区分材料中原子水平的差异 。
早期的研究计算了在月球几个不同区域发现的月球岩石中氧同位素的平均值 。 由于这些研究采用了平均测量值 ， 今天的科学家们知道这些结果具有误导性 ， 测量结果表明 ， 月球的化学成分与地球的几乎相同 ， 但这一证据与月球含有来自次级天体的物质与地球碰撞的想法相悖 。 证明相同化学成分的一种解释是 ， 流星撞击释放了氧气 。
科学家得出结论 ， 月球似乎与我们的星球有不同的氧同位素组成 。 这些数据来自月球地幔深处的样本 ， 位于月球表面下30英里处 ， 支持了一个巨大撞击起源的说法 。
美国宇航局领导的另一项研究也揭示了更多关于巨大撞击的地球化学 。 行星科学家知道氯元素在低温下会蒸发 ， 所以他们用氯来追踪行星的形成 。 地球上有丰富的轻氯 。 相比之下 ， 科学家检查的月球岩石含有更多的重氯同位素 。 一个合理的解释是 ， 当地球和月球在撞击后发生改变时 ， 体积较大的地球带走了大部分轻氯 。
科学家此前认为 ， 月球上根本没有多少碳 ， 尽管这种挥发性元素通常会影响行星体的形成和演化 。 然而 ， 研究人员称 ， 卡古亚在月球表面发现的估计碳排放量远远大于预期 。 仪器显示 ， 碳离子几乎分布在整个月球表面 。 因此 ， 研究人员得出结论 ， 它一定是月球的原生物种 。
这一证据意味着碳肯定是在月球形成期间或之后不久嵌入月球的 。 该研究还指出 ， 月球的玄武岩平原比高地排放的碳离子多得多 。 这是碳在月球上存在数十亿年的证据 ， 而不是后来从太阳风或陨石等外部来源进入月球 。 仪器以大约5.0×10的速率检测碳排放 ， 这远远大于太阳风和微流星体所能提供的能量 。
同年 ， 德国的研究人员发现了这个故事中另一个引人注目的部分 ， 即月球在撞击后几千年才成形的证据 。 发现从西亚和地球喷出的物质凝结成600英里深的岩浆海洋 ， 根据研究人员在这项研究中使用的计算机模拟模型 ， 液态岩石需要1.5亿到2亿年才能完全结晶 。 此前的估计显示 ， 月球只需3500万年就冷却成了固体外壳 。
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