月球誕生於一個甜甜圈？科學家提出全新天體模型

一個新的理論模型認為，地球由一個巨大的甜甜圈狀汽化岩雲凝結而成，月球亦誕生於其中。

不論是天文學家，還是一般的天文愛好者，都愛把探討月球的起源作為日常的消遣。但是，在經過了數十年的研究之後，人們對此並沒有達成共識。現在，科學家們對此又研究出了一套新的理論——不得不說這個理論有點怪：他們認為，地球是由一團巨大甜甜圈狀汽化岩雲凝結而成，而月球也誕生於其中。

關於月球的成因眾說紛紜

在此之前，關於月球的形成有諸多說法：有人認為月球是億萬年前地球通過引力俘獲的一顆過路天體；也有人認為月球和地球像雙星系統那樣，同時產生於太陽系的原始吸積盤中；還有人認為，地球誕生之初自轉速度很快，自身結構又不紮實，導致了自身局部碎裂，噴射出的一團巨大物質形成了今天的月球。

不過，現在比較流行的一種說法是，有一個與火星大小的相仿的巨大星體——天文學家給它起了個名字叫忒伊亞（Theia），這顆星體在45億年前衝進了年輕的地球大氣層。在威力巨大的撞擊中，大量的熔岩和金屬被噴射到今天的月球軌道附近。最終，所有這些物質都凝結在了一起，形成了月球。

——在2014年有研究表明，在月球上採集的土壤岩石樣本中檢測出了可能是忒伊亞留下的痕迹，這讓「大碰撞假說」的成立更進了一步。

但「大碰撞假說」有個難以解釋的問題：雖然月球和地球物質的某些化學特徵非常相似，但還是有一些重要的區別。

新的天體模型被提出

現在，加州大學戴維斯分校與哈佛大學的一批學者提出了一種新的月球形成理論，這一理論能很好的解釋月球的組成成分。這項由加州大學戴維斯分校的天文學家莎拉·斯圖爾特（Sarah Stewart）領導的研究已經發表於2018年2月28日的《地球物理學研究雜誌：行星（Journal of Geophysical Research: Planets）》上。

在他們的理論中，有一種名為「索內斯蒂亞（Synestia）」的全新天體。這個名字由兩個詞根組成：「syn」和「Hestia」。「syn」的意思是「在一起」，而「Hestia」則是希臘神話中掌管建築的女神。這個想法是由斯圖爾特和來自哈佛大學的合作者西蒙·洛克（Simon Lock）在2017年一起提出的。

「索內斯蒂亞」產生於年輕星體的相互碰撞過程中，這些星體必須有行星大小。在碰撞中，會產生一團由熔融和汽化的岩石組成的，快速旋轉的物質。這種不穩定的雲狀物質的主要部分會圍繞自身旋轉，並在向外噴射物質的過程中，形成一個像是漂浮在太空中的巨大甜甜圈的形狀。這種「索內斯蒂亞」的形態可以持續100到200年，並在熱量消散後會快速收縮。岩石蒸汽會先凝結成液體，而後聚集成熔融的行星。

「索內斯蒂亞是一種超出了行星自轉速度極限的天體」，斯圖爾特說，「它是受高能量與高角動量共同作用形成的。」

在斯圖爾特和洛克的假想中，包括地球在內的很多岩石行星都可能經歷過這一過程。不過，天文學家們從來沒有觀測到過這樣的天體，所以目前它還只能存在於假想中。但是研究者們通過模型計算認為它是有可能存在的。

新理論下的月球成因

根據這項最新的研究，月球可能誕生於形成原始地球的索內斯蒂亞之中。在一次碰撞過程後，伴隨著索內斯蒂亞的形成，在厚實的熔岩中生成了一顆「種子」。在這團物質開始冷卻收縮時，氣態的硅酸鹽岩凝結成雨滴，落在原始的月球核心上。最終，月球拖著由岩石蒸汽組成的大氣層，形成了獨立的天體。

「我們的計算模型起始於一場可以形成索內斯蒂亞的碰撞」，洛克在一份聲明中說，「月球從汽化的地球中誕生，當時的溫度為華氏4000到6000度，壓強為現今大氣壓的數十倍左右。」

這就解釋了為什麼月球具備同地球類似的很多成分特徵：包括驚人相似的地球化學屬性與同位素丰度。同時這也能解釋為什麼月球上缺少了一些地球上較多的元素，比如鉀、鈉、鋅等：因為月球在索內斯蒂亞中誕生時溫度極高，這些易揮發的元素大部分都散失掉了——新理論很好的解釋了月球的各種組分構成。

「我們的新理論預測了月球在成長時，周圍的岩石蒸汽環境的溫度和壓強範圍。這種條件下是否可以形成目前的月球上的元素與同位素組分構成，可以在未來進行精確計算，以檢驗這一模型的準確性」，斯圖亞特說。「我們在文章中已經預測了幾種中度揮發性元素的丰度，但這些計算應該擴大至更多種類的元素，並且還要在未來對月球的組成進行更精確的測量。」

很顯然，這是一個高度理論性的解釋。在宣告月球——這顆地球唯一的天然衛星的形成原因之前，天文學家必須證明「索內斯蒂亞」是真實存在的。為此，科學家們需要在那些年輕恆星的周圍尋找索內斯蒂亞存在的跡象，並通過更多的月球地質樣本來繼續完善這一理論模型。

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