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惊人发现:月球的形成过程竟然只花了5个小时!

来源:网络 编辑:小彩 更新:2026-09-13

这话说出来似乎令人惊悚,且难以置信。

即便将几公斤面粉揉成一个球,也要花费好一顿功夫。

而月球,这颗地球唯一的天然卫星,直径3746公里,质量有7346亿亿吨,什么力量能让这么庞大的一颗天体只要几个小时就成型了呢?

但这个结论可不是时空通讯凭空想象的,而是一群科学家经过很多年的严谨研究,通过计算机高分辨率模拟建模,得出的一项成果,并于9月1日发表在世界著名的科学杂志《天体物理学杂志快报》上。

这项研究由美国西南研究院与亚利桑那大学团队做出,他们在之前的研究成果上,进一步将星体撞击岩石本身的强度和温度结构纳入计算,得到了45亿年前“忒伊亚”与地球碰撞后只需5小时,一颗完完整整的月球就出现在了绕地球的轨道上!

月球起源于天体碰撞的学说由来已久

关于月球的起源,科学界曾提出多种假说。

其中最具影响力的是"大碰撞假说"(Giant Impact Hypothesis),由美国科学家雷金纳德·戴利(Reginald Daly)于1946年首次提出,并在20世纪70年代逐渐被主流科学界接受。

该假说认为:大约45亿年前,在太阳系形成的早期,一颗火星大小、名为"忒伊亚"(Theia,希腊神话中月亮女神的母亲)的原行星,以每秒约10公里的速度,与年轻的地球发生了一次惊天动地的碰撞,巨大能量将地幔物质撞碎、汽化,抛洒进地球轨道,形成一圈炽热的硅酸盐熔体—气体盘。

这圈碎片盘分为内盘与外盘。

外盘物质通过引力吸积和碰撞慢慢聚合成月球,内盘物质则最终落回地球。

至于这个过程要多久,早期的经典模型认为,熔融碎盘要冷却到足以凝聚,月球在数百年乃至数千年间才能“攒”出来。

直到2017年,哈佛大学和加州大学戴维斯分校的研究团队提出了"联星体"(Synestia)理论,进一步细化了这一时间线。

他们认为,高能碰撞会形成一个旋转的甜甜圈状结构,温度高达数千摄氏度。

这个"甜甜圈"需要100到1000年的时间才能逐渐冷却收缩,最终在轨道外侧凝结出月球。

因此,在很长一段时期里,科学家们普遍认为月球是一颗"慢性子"天体——它的诞生是一个缓慢的、渐进式的过程,就像滚雪球一样,需要漫长的时间才能完成。

这种认知深刻影响了我们对月球演化和地质历史的解读。

但这个理论较好地解释了许多观测事实:月球为何绕地球运转、月球的质量为何恰好是地球的约1/81、月球为何几乎没有铁核(因为碰撞主要抛出的是两颗星球外层的岩石物质)等。

但它也面临着一个长期困扰科学家的难题——同位素之谜。

所谓同位素之谜,就是通过分析月球岩石样本中的同位素组成,发现了一个令人困惑的事实:月球的氧同位素、钛同位素、钨同位素等关键指标与地球几乎完全一致,也就是地球和月球的元素“指纹”竟然比双胞胎还要一致,而来自火星或其他天体的岩石则截然不同。

既然月球是忒伊亚与地球相撞地产物,也就是并非地球一部分,为啥会有如此相像的元素指纹呢?

进一步研究逐步揭开了谜底

2019年起,英国杜伦大学的计算宇宙学家雅各布·克格赖斯团队,开始用该校超级计算机“宇宙学机器”重演这场撞击。

与以往模拟只用10万到100万个粒子不同,他们一口气使用了1亿个粒子,分辨率前所未有。

2022年,研究结果发表在《天体物理学杂志通讯》上:在足够的精度下,撞击抛出的地球碎块和忒伊亚残骸竟然在几个小时内就“抱团”成了一颗完整的月球——这被称为“月球一次形成理论”。

2026年9月,美国西南研究院与亚利桑那大学的团队又向前推进了一步。

他们不再把两颗行星简单当成“一撞就散”的流体,而是把岩石本身的强度和温度结构也纳入计算。

他们用各种潜在温度模拟了碰撞,发现在最极端情景下——即两人最热时——卫星可能在仅五小时内形成。

这个结果是设定45亿年前的地球和忒伊亚都很年轻,表面高温极高,处于熔融的柔软状态,这让剧烈碰撞产生了缓冲,碰撞的碎片大部分保持完整,凝聚起来就很快,模拟计算得出的结果是:只需要五个小时左右,一颗完完整整的月球就已经出现在绕地轨道上。

而之前传统理论则将这种碰撞发生时间预设得晚了一些,地球和忒伊亚都已经冷却变脆,这种更冷更结实的天体,碰撞会形成更大岩石碎片场,凝聚时间就需要更长时间。

研究人员将这一发现命名为"即时卫星方案"(Immediate Satellite Scenario)。

NASA艾姆斯研究中心的克格赖斯博士表示:"这为月球的演化打开了一个全新的起点。

我们开始这个项目时,完全不知道高分辨率模拟会得出什么结果。

除了发现低分辨率模拟可能遗漏重要信息之外,更令人兴奋的是,新的结果中包含了一个令人着迷的、类月球的轨道卫星。

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"即时卫星方案"令科学界振奋,解决了多个长期悬而未决的难题

首先是同位素之谜迎刃而解。

由于碰撞的两颗天体是在尚未凝固的早期,因此碰撞将两颗天体几乎完全融合在了一起,这样撞出的物质就分不出彼此了,月球的物质成分当然与地球成分一致了(特别是外层)。

而过去的理论则要假设忒伊亚与地球成分恰好相同,来解释这种想象,这种概率极小的巧合显得很是牵强。

第二,月球轨道的倾斜得到更好解释。

模拟显示,这种快速形成方式可以将月球送入一个较宽的、有一定倾斜的轨道,与今天观测到的月球轨道特征吻合。

第三,解释了月球薄壳的成因。

快速形成意味着月球内部没有经历充分的熔融过程,正是这种快速形成机制,导致了月球内部只部分融化,岩石外壳相对较薄。

杜伦大学的文森特·埃克(Vincent Eke)博士评价道:"我们对月球形成过程了解得越多,就越能深入认识地球自身的演化历史。

地球和月球的历史是紧密交织的——而类似的碰撞故事,可能在宇宙中其他行星上也反复上演。

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这些发现可能对寻找系外卫星的天文探索将产生深远影响。

直到现在,天文学家寻找这些外星卫星的主要方式之一就是寻找系外行星周围的碎片带。

然而,如果以月球形成只需要5小时为例,这些碎片场可能非常短暂且难以识别,这种方法寻找系外卫星就大大增加了困难。

当然,月球形成过程只花了5个小时,只是初具球形的过程,后面的冷却过程还是经历了很久,甚至上亿年。

而且这项研究只是月球成因一种可能的结果,因为迄今为止,科学界还无法确切知道地球和忒亚碰撞时到底有多热。

或许月球成因还有另外更耸人听闻的故事呢。

如此之大的天体竟然只需揉面团的时间就能形成,这的确会颠覆了我们的常识认知。

但浩渺宇宙就是如此,隐藏着无数奥妙和秘密,无奇不有,因此人类的探索永无止境。

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揽月着陆器无人飞行:1次载荷不超50kg,中国登月时间能更快吗?

好消息!中国载人航天宣布,揽月着陆器(无人飞行)载荷征集来了,这虽然说是着陆器的一次征集,但也说明了我国整个载人登月计划的执行稳定推动问题,那什么时候执行呢? 从当下我国锁定登月目标来讲,这没有任何的变化,就是预计在2030年前完成载人登月任务,所以,这是值得期待的。

只不过,会不会提前多久,这个可能会看我国整个月球任务的进度情况,一般来说,从个人的角度来讲,应该就是在2029年左右进行,不太可能直接踩到线上来是吧,那下面我们就先看看着陆器的问题。

揽月着陆器要无人飞行:1次载荷不超50kg 对于揽月着陆器来说,其实这是我国月球计划之下最为核心的部分,因为要上月球,月球着陆器就是核心,它是带航天员,物资等上月球的关键。

按照我国针对揽月着陆器的设计来看,由登月舱和推进舱组成,主要用于环月轨道与月表间的航天员运输,可搭载2名航天员往返,并可携带月球车和科学载荷,是航天员驻月期间的月面生活中心、能源中心及数据中心。

只不过,这里大家看到2人不要误解,我国首次登月任务计划是3人前往月球,到月球表面是2人,这个要分开,这也说明了其中1人是在轨支持任务了。

所以,这一次我国发布的揽月着陆器进行无人飞行任务,那也说明了我国在正式“载人登月”前,要进行测试,确保各个航天器,火箭等系统的稳定性,这都是常态化的事情。

也就是借用这样的机会,我国推动一次无人上月球的测试,按照说明情况来看——这一次征集的载荷,单次任务搭载载荷总质量不超过50kg,总功耗一般不超过100W,这也说明了给出的空间还是较大,具体搭载什么,可能需要在后续公布了才知道。

所以,针对这一次任务来说,也是值得期待的,要进行无人飞行任务了,在无人飞行之后,必然也就会推动载人登月任务的执行,同时,要发射月面着陆器的话,我国登月火箭系统等方面的测试,也会到来,而且本身从方案来讲,我国是要利用2枚火箭来执行任务,那就是先采用两枚运载火箭分别将月面着陆器(“揽月”)和载人飞船(“梦舟”)送至地月转移轨道。

这说明了可以单独发射月面着陆器测试,但要测试整个系统的话,那肯定也是要进行梦舟飞船的发射测试才行,这还是组合体,具体的安排,就看我国后面航天中心公布了再看看。

中国2030年前登月,能更快吗? 的确,针对我国整个月球计划来说,一直都是说在2030年前登月,但是相对来说,快也不是没有可能的,我前面也说了,一般来说,在2029年左右的概率是最大的,因为在此前,我国深空探测实验室就给出了一个时间表,那就是在2029年-2030年前登月,这说明了最快还是有可能在2029年,只不过,这一切都是取决我国的整个月球计划的执行过程,只有执行了,才是确定性的。

而从如今的揽月着陆器的征集载荷问题来讲,其实也说明了我国很可能会加速推进了,可以说针对登月任务来说,提前进行测试,这完全也是可以理解的,毕竟测试就是最为核心的。

如果测试都没有问题,那下一步就可以进行载人登月,要是出现了一部分的问题,那还是可以进行相关性的调整,也是具有充足的时间,所以,其实节点还是足够了。

而且,我国在今年也宣布了要进行长征十号甲,梦舟一号飞船的测试,当下还没有给出明确的调整时间,要是整个都测试完成了,后续只需要进行升级测试就行了,毕竟这都是我国登月之下的先锋版。

同时,载人登月火箭依照初期的节点,也是在2027年进行测试,这些都是相互相的,那么,我们就等待时间的到来吧,我国反正也是多次对外公布了,载人登月稳定推进,那说明了一切都没有问题。

如果真的存在变化,我国肯定早就做好了说明准备,不会类似于要执行人了,临时进行任务的改变,大家完全可以放心,不排除我国更快的登月,至少在任务节点之下,都在加速推动之中,这就是趋势。

载人登月难不难? 对于载人登月来说,肯定是难得。

自从美国阿波罗计划之后,人类再也没有执行过载人登月,就算是美国重启载人登月任务——执行重返月球计划,美国也是面临各种困境,这不仅是烧钱的问题,还是技术上的问题,都是挑战性的。

当然,在载人登月的过程之中,也是推进人类走向深空的关键,所以,都进行。

那到底有多难? 如在执行载人登月任务的过程之中,对飞船要求有极强的变轨能力,因为登月舱要进行近月制动,其变轨速度大约在八九百米每秒,且要留相当的变轨能力从环月轨道返回月地转移轨道。

登月舱着陆月面和返回环月轨道的速度增量都接近两千米每秒,要实现这个速度,飞船一半以上的重量都是推进剂,而且还需要精确的测控能力,对地面具有动态观察能力,自主调整能力等等,这些都是任务之下的难题。

所以,如果很简单的话,世界上早就有很多国家都已经执行了载人登月任务了,也就是难,如今也没有看到多少国家突破,而且在阿波罗计划之后,当下也还没有谁完成过载人登月任务,这就是问题的根本。

那么,时间虽然紧张,但是在执行载人登月任务之下,我们必须确保每一次的任务都可以完美的执行,并且确保火箭,飞船等方面全面的稳定,具有安全性等之后,才会开启登月任务,前夕的无人测试就是确保的关键。

而我国这一次发布揽月着陆器要无人飞行,其实也就是其中测试的一部分,那么,我们期待早点到来,只要无人测试稳定了,那么载人登月的任务也就来了,这就是趋势。

为载人登月预演 我国拟安排揽月着陆器无人飞行任务

据近日消息,中国载人航天工程办公室日前发布公告,按照我国月球探测工程登月阶段任务初步总体规划,拟于载人登月任务前安排揽月着陆器无人飞行任务。

为充分利用无人飞行机会,鼓励空间科学探索与航天新技术试验,促进高水平科技人才培养,提升飞行任务综合效益,现面向国内公开征集基于揽月着陆器(无人飞行)可用资源的有源搭载载荷项目。

征集范围覆盖政府机构、科研院所、教育机构、企事业单位与行业组织等独立法人单位,申报项目需面向科学和技术前沿、符合国家发展战略需求与科技发展趋势,在空间开展实验的必要性充分并具备面向月球探测任务的工程可实现性,同等条件下与月球探测工程任务关联性高的项目优先搭载。

单次任务搭载载荷总质量不超过50公斤,总功耗一般不超过100W,搭载项目本身不收取搭载费用。

我国计划在2030年前实现载人登陆月球,开展月球科学考察及相关技术试验,突破掌握载人地月往返、月面短期驻留、人机联合探测等关键技术,完成“登、巡、采、研、回”等多重任务,形成独立自主的载人月球探测能力。

截至目前,长征十号运载火箭、梦舟载人飞船、揽月月面着陆器等主要飞行产品研制进展顺利,已陆续完成梦舟载人飞船零高度逃逸、揽月着陆器着陆起飞、长征十号运载火箭系留点火、长征十号运载火箭系统低空演示验证与梦舟载人飞船系统最大动压逃逸飞行等大型试验。