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【天文物理】月球是地球被撞击20次的产物?

环球物理  · 公众号  · 物理  · 2017-02-28 22:20

正文


《自然-地球科学》在线发表的研究A multiple-impact origin for the Moon认为,月球可能是由一系列大撞击形成的,而非一次巨大的碰撞。这一模型解释了月球为什么主要是由类似地球的物质组成的,而不是地球和其他行星物质的混合。


原地球与一个火星大小的天体发生巨大碰撞是解释地月系统成因的主要候选理论。在能解释月球组成的大碰撞假说中,要么形成月球的物质大部分来自地球(而非撞击地球的天体),要么撞击地球的天体与地球组成相近。然而,这两种情况虽然都有可能,但可能性都并不大。


以色列魏茨曼科学研究所的Raluca Rufu与同事对大型(但非巨型)行星体撞击原地球进行了数值模拟,在模拟中,撞击产生了碎屑盘,其中许多都主要由地球物质,而非撞击天体组成。每次撞击后,碎屑盘吸积形成了一颗小卫星。作者认为,这些小卫星最终向外漂移,并与日益增大的月球合并。要“组装”成月球,需要20次能形成小卫星的撞击过程。



形成初期的地球挨下大型行星体的连招,以及撞击间隙碎块之间的合并过程。

Rufu et al.


如果月球消失地球会怎样?


作为地球的卫星,月球对我们的地球具有非常重要的意义,它对人类社会的文化、语言和思想都产生了深远的影响。如果有一天月球消失了,地球将会变成什么模样?人类生活将会怎么样?

对于这样一种大胆的假设,美国俄亥俄州立大学天体物理学家保罗-苏特尔以一种通俗易懂的方式,从潮汐、时间、季节等几个方面解释了月球消失可能对地球和人类产生的影响。



潮汐


从牛顿学说的角度来看,重力作用的变化可能是最直接的影响。你与某一物体距离越近,你受到它的引力越强。因此,地球与月球越近,两者之间的引力越大,反之则引力越小。

月球对地球的影响,可以从三个角度来分析,即地球本身、靠近月球的海洋和远离月球的海洋。如果有一天,距离月球最近的海洋受到了额外的引力,海水就有可能涨潮,洋面上升到此前从未浸湿过的地方,某一海域形成迷人的潮汐隆起现象。

如果月球消失,我们将可能完全看不到潮汐现象,而且太阳将可能进一步挤压地球,在地球上快乐地冲浪将成为一种难以实现的奢望。



时间


历史上,地球的自转速度要比如今快得多。根据某些科学家提出的假想理论,一次巨大的撞击事件导致月球形成后,一个地球日仅为6小时。那么,地球日是如何变成如今的24小时呢?这个问题的答案与月球有关。月球造成了有规律的潮汐现象,同时地球仍然在不断地自转,自转运动也在物理地牵引全球的潮汐运动。

因此,在某些区域你会看到难以置信的超量海水,正常情况下不会出现这种情况。由于引力是双向的,因此这些大量的海水其实也在吸引着月球。就像主人在大街上拉扯一只不乐意的懒狗一样,潮汐也在轻微地拉动着月球,让其加速进入更高的轨道。

通过这种方式,月球缓慢地远离地球。这种加速月球的能量来自何处?来自地球。经过成千上万年时间,地球自转也渐渐放慢了,因为它的自转能量已慢慢转换成为月球的公转能量。

如果月球消失,这一过程可能不会反转,但它也不可能持续下去。但月球消失,可能既是好事,也可能变得非常糟糕,那要看你想不想加班。



季节


地球的自转轴是倾斜的,而且倾斜度是可以随时间变化的。有趣的是,所有行星都这样。不过,如果这种倾斜度变化得越来越快时,故事就没那么有趣了。如果南极洲每天24小时都在太阳底下暴晒,同时北美、欧洲进入长时间的暗无天日的状态,接下来直到数百年后,两地才有可能互换角色,这样还有趣吗?

人类还能生存于地球之上吗?幸运的是,我们已经长期适应了四季变化,尽情享受春夏秋冬四季转换带来我们的美好生活。

假如太阳系其它天体对地球产生不良影响,就有可能造成地球自转轴倾斜度变化,比如如果有一天地球自转轴与木星处于同一方向。每一次发生此类事件,木星都会对地球产生极其微小的引力。

最初,这种影响可能很小,但经过数百万年的积累,这种引力会越来越大,从而让地球自转得越来越不稳定。那么在这种情况下,起到稳定地球自转作用的是什么?月球。它围绕地球的公转运动可以有效防止其它行星拉扯地球导致地球自转轴的恶性变化。

从长远来看,月球其实也是在慢慢地伤害我们,因为它正在让我们逐渐变慢,让我们更容易受到其它行星的影响。但是,那是十亿年之后的事情了。



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