北京
【CNMO科技消息】“十月怀胎，一朝分娩”——人类孕育一个新生命需要约40周。然而，我们脚下这颗蓝色星球的“孩子”——月球，其诞生过程可能比人类生孩子快得多。近日，美国西南研究院（SwRI）与亚利桑那大学的科学家团队在国际学术期刊《天文物理期刊通讯》（The Astrophysical Journal Letters）上发表最新研究成果指出，月球可能在地球与一颗火星大小的原始行星“忒伊亚”发生惊天大碰撞后，最快仅5小时便直接凝聚成形。这一发现挑战了科学界长期以来的主流观点——月球是由撞击碎片在盘面缓慢吸积、历经数百万年乃至数千万年才逐渐形成的。
月球示意图
长久以来，科学界普遍认为，约45亿年前，一颗名为“忒伊亚”的火星大小天体猛烈撞击原始地球，飞溅出的大量碎片进入太空，随后在围绕地球的轨道上缓慢聚合，最终形成了今天的月球。这一“大碰撞假说”虽被广泛接受，却始终面临一个棘手难题：月球与地球的同位素成分惊人地相似，而按照缓慢吸积模型，月球应当由大量“忒伊亚”碎片构成，其成分应与地球存在明显差异。
高分辨率模拟画面
最新的研究为这一困局提供了突破性思路。研究团队利用超级计算机进行了高分辨率模拟，首次将碰撞天体的内部温度结构与材料强度纳入计算模型。模拟结果显示，月球的形成过程对材料的温度极为敏感：如果地球与“忒伊亚”在碰撞前具有相似的内部温度结构（即两者都处于高温、部分熔融的状态），那么碰撞的后果将截然不同——不会形成一圈缓慢汇聚的碎屑盘，而是在碰撞瞬间高温熔融、短时间内彻底混合后分离，在约5小时内便凝聚出一个发育完整、相对独立的原始月球。
研究第一作者、西南研究院博士后研究员阿迪恩·丹顿博士在声明中表示：“我们发现，火星大小的原始月球（忒伊亚）的既有地质特征至关重要。当你把地球和月球作为具有地质特性的碰撞体进行模拟时，这会改变月球在撞击中形成的机制——这是我们以前认为无需考虑的因素。”她进一步解释道：“当我使用与原始撞击建模相同的参数——包括两个天体内部相同的温度结构——大约五小时内，一个完整的月球就出现了。”
中国月球科研人员与机器狗猜想图
这一发现若得到进一步验证，将从根本上改写月球演化时间轴。传统理论认为月球形成耗时数百万年，而新模型将这一过程压缩到了不到一个工作日——用丹顿的话说，“月球可能在一个下午就形成了”。
此前的研究通常将碰撞天体视为“流体球”，忽略了岩石的强度特性。而新模型同时考虑了材料强度和温度，为理解地月系统的形成提供了更完整的物理图景。研究还指出，地球与月球成分的高度相似性，可能源于忒伊亚与原始地球形成于原行星盘的同一区域，而非相距遥远的区域。
丹顿在解释月球成分难题时表示：“这为解释月球身世之谜提供了新线索。”她还指出，这一发现有助于解释月球与地球在挥发分含量和成分上的差异。
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