大碰撞假说是科学界现在最主流的
月球诞生理论,认为月球是在地球被一颗像
火星般大小的天体
忒伊亚(Theia)碰撞後才形成的。这个假说最早於
1975年发表在《伊卡路斯》(
Icaru',太阳系研究期刊)期刊上,是哈特曼(William K. Hartmann)和达韦斯(Donald R. Davis)两位博士发表的文章。
依据这个假说,在45亿3千3百万年前,就在地球形成後不久,一颗火星大小的
小行星以某个倾斜角撞击到地球。撞击毁灭了这颗原行星,并且将地球的一部分,主要是
地幔,抛射入太空中。依据这种理论进行的电脑模拟,估计只有2%的原行星物质被抛入太空,进入环绕地球的圆形轨道中,而其中又只有一半在碰撞後的一百年间成为构成月球的原料。无论撞击前的原始地球是如何倾斜和自转,碰撞後的地球一天约为五个小时,并且赤道与撞击後的月球轨道面是一致的。
碰撞的证据
撞击的证据来自
阿波罗计画带回来的月球岩石,其中所含的
氧同位素组成比例与地球的
地幔几乎完全一样。化学元素的检查发现月球岩石几乎不含挥发性的元素和轻元素,因而被推断是在极端高温与异常的高热下形成,使这些元素都气化而逃逸了。放置在月球上的
测震仪测出月球的铁镍核心,比其他形成理论(例如
孪生说)预测的都要小。如此小的核心与大碰撞假说是吻合的,因为这个理论认为月球主要由地球被撞击出的
地幔和撞击体的部分地幔组成的,其中并未包含撞击体的核心。(撞击体的核心下沉与地球的核心合并,成为现在的地球核心。)
这个产生月球的撞击过程非常不可思议:一颗火星大小的天体以十分巧妙(恰恰好)的角度撞击原始的地球,既避免将地球完全的毁灭,又能产生大小和轨道都适当的月球,使地球自转轴的进动能够稳定下来。同时,它也稳定了地球的气候,使地球的环境更适合生命的发展。这种撞击成型事件的偶发性,被用来解释在
宇宙中生命是非常罕见的(
费米佯谬):这种事件的罕见性说明同地球相似气候的罕见性,进一步说明人类存在的罕见性。这种想法是另一个论述——
地球罕见假说的支柱。然而,在2004年发表的
一篇论文中,Edward Belbruno和Richard Gott III认为在地球和太阳的
拉格朗日点L
4或L
5上的天体会因为漂移而进入处於浑沌的碰撞轨道上,然後以适当的低速撞击到地球。这种机制使得撞击的可能性显着的增加。
坎诺普(Robin Canup)在2005年发表的模拟工作表明,
冥王星和他的大卫星
查龙可能也是在45亿年前相似的大撞击下诞生的。坎诺普推测,其他直径在1,600至2,000公里的
柯伊伯带天体以每秒钟一公里的速度撞击行星形成月球的事件,在太阳系形成的早期可能是很普遍的现象。
疑点
即使是月球起源的主流理论,仍然有些难以解释的事项。这些疑惑如下:
参考资料
- William K. Hartmann and Donald R. Davis, Satellite-sized planetesimals and lunar origi', (International Astronomical Union, Colloquium on Planetary Satellites, Cornell University, Ithaca, N.Y., Aug. 18-21, 1974) Icarus, vol. 24, Apr. 1975, p. 504-515
- Alfred G. W. Cameron and William R. Ward, The Origin of the Moo', Abstracts of the Lunar and Planetary Science Conference, volume 7, page 120, 1976
- Dana Mackenzie, The Big Splat, or How Our Moon Came to B', 2003, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-15057-6.