【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。
五十年来,阿耳忒弥斯四号将首次把人类送上月球,这次是在月球南极。
宇航员必须小心防止微生物偷渡,以免污染研究样本。
美国国家航空航天局 某些耐寒微生物可能在月球上存活 先前的月球任务探索了月球赤道地区,那里强烈的紫外线辐射和昼夜巨大的温差使表面环境不适合生命存在。
但阿耳忒弥斯4号任务计划登陆月球南极,该区域独特的地形可能维持某些细菌和真菌存活,这意味着未来的任务应仔细考虑该区域污染的风险,研究人员在《科学进展》上报告称。
在月球两极,阳光以比赤道低得多的角度照射到月面,形成了永久阴影区,那里的温度可低至零下200摄氏度,且紫外线辐射极少。
美国宇航局戈达德太空飞行中心(位于马里兰州格林贝尔特)的有机地球化学家希瑟格雷厄姆表示,这种环境条件与冷冻干燥微生物(如面包酵母)所需的条件相差不大。
格雷厄姆及其在NASA的同事们研究了三种细菌和两种通常与人类相关的真菌。
这些微生物此前曾附着在航天服上、载荷舱内,甚至出现在国际空间站外部。
研究团队发现,这五种微生物在月球南极某些区域至少能存活24小时。
最耐久的微生物是黑曲霉菌,一种常见于浴室和热水器中的真菌。
这种真菌具有厚实的细胞壁,并且能够在休眠状态下修复DNA。
研究人员估计,在某些地区,黑曲霉菌能够存活一周以上。
但生存并不等于繁荣。
在这些条件下,这些微生物很可能无法繁殖或生长。
但即使死亡或处于休眠状态的微生物,也可能对月球研究构成威胁。
它们的蛋白质和其他化学特征仍会在月球表面的样本中显现,从而干扰测量结果。
研究的见解将为阿耳忒弥斯IV号及其他载人任务的去污程序提供依据。
格雷厄姆表示,火星比月球为微生物提供了更为适宜的环境,因此在火星上生命传播的风险会高得多。
越能高效实现月球上的清洁探索,我们在类似火星这样的目的地就将具备更优的准备条件。
相关知识(天文术语) 月球是地球唯一的天然卫星,距离地球约38万公里,表面布满环形山和月海。
它本身不发光,靠反射太阳光被我们看见。
月球对地球的潮汐有显著影响,并在人类探索太空的历史中扮演重要角色,是目前唯一有人类踏足的地外天体。
BY: Libby Riddle FY: AI 如有相关内容侵权,请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处
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