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地球和月球的“混血”祖先(3p)
一對鄰居因為長得很像去做遺傳學測試，結果顯示他們擁有相同的基因特征。可以想見這兩位鄰居會多麼震驚。因為他們可能是一對失散多年的雙胞胎。地球和月球的情況也相似。這是一個科學上的重大謎團。岩石的“基因”是同位素，在這個級別上，地球和月球本質上是相同的。雖然石鐵含量有差異，但是在二者的岩石中，有多種元素的同位素特征是相同的；尤其是氧。同位素之謎困擾了科學家几十年。這個問題和月球的起源有關，但真相究竟是什麼呢？近百年來，天文學家針對月球的形成提出了多種假說。一種假說認為月球原本是一個流浪的行星，后來才被地球俘獲（俘獲說）。一種認為早期的地球自轉得太快，月球是從地球分裂出去的（分裂說）。一種認為年輕的地球曾和另一個同樣年輕的行星相撞，從而產生了月球（大碰撞說）。而近年來，第三種假說逐漸變成了主流。http://cosmoscape.com/wp-content/uploads/2015/04/5825_c5a0ac0e2f48af1a4e619e7036fe5977.jpg大碰撞月球形成假說模擬圖。- Hagai Perets大碰撞假說反映的是我們對太陽系形成的認識。太陽系是由年輕太陽周圍的氣体塵埃盤凝聚而成的。地球和其他行星的成長，要經歷一系列的碰撞過程。在這個過程中，既包括了塵埃粒子的碰撞，也包括了行星級天体的碰撞。最后一次大碰撞可能在地球軌道上產生了一個由岩石殘片構成的盤面，月球便是由此逐漸凝聚而成的。大碰撞模型非常流行，因此這兩個假想中的天体還有名字：原始地球（地球的祖先）和忒伊亞（與原始地球相撞的天体。忒伊亞是月亮女神的母親）。為了對此加以更好的了解，我們需要對它們的“基因”進行檢測。獲知這類“基因”信息，需要對特定元素的同位素進行精細的地質化學測量。尤其是氧，因為它有三種穩定的同位素，16O、17O 和 18O。（一種元素的不同同位素原子核質子數量相等，但是中子數量不同。）結果顯示，它的各種同位素相對豐度是一樣的——也就是說，地球和月球的氧同位素特征是相同的。2014 年的檢測結果表明確實存在著極小的差異，但這種差異的級別僅有大約十億分之十二。與其相比，地球火星的氧同位素差異要高大約 30 倍（大約十億分之三百）。在大碰撞假說中，原始地球和忒伊亞的氧同位素特征是不同的。這是因為行星的這類特征是由其運行軌道決定的；根據推測，如果兩個行星的這類特征几乎一致，那麼它們就必然運行在几乎相同的軌道上，而這個結果不符合我們今天所知的行星成長方式。所以問題來了，假如地球和忒伊亞的同位素特征不同，為什麼地球和月球卻相同？http://cosmoscape.com/wp-content/uploads/2015/04/5826_99f42c473afe0eb4bd047ae133b851fc.jpgSean Raymond
對此疑問有很多候選方案，但是許多方案中所需的條件可能性非常小。比如有人認為月球是由原始地球和忒伊亞的物質混合構成的。但是根據計算機模擬的結果，在大多數碰撞產生的殘片盤面中，主要的物質來自忒伊亞，而只有 10-40% 來自地球。也有可能性這個盤面在撞擊發生后能夠和地球達成某種化學上的平衡。這種平衡確實會發生，但是計算結果表明，達到這種平衡的時間，比形成月球所需的時間還要長得多。4 月 9 日，Alessandra Mastrobuono-Battisti、Hagai Perets 和我在《自然》雜志上，針對這一懸而未決的謎題提出了一種新的解決方案。這個方案的前提很簡單：假如忒伊亞和原始地球本身就具有相同的化學構成呢？如果確實，那麼大碰撞后產生的月球成份，將不可避免地會與地球相同。為了對這個觀點加以檢驗，我們模擬了地球和其他岩石質行星的形成過程。我們假設年輕的太陽周圍有一個內含有許多岩石天体的盤面。在這個盤面中，小型天体能夠在大約一億年的時間內逐漸碰撞成長，最終形成原始地球和其他三個類地行星。我們的每一次模擬，都能夠產生一個原始地球。這個原始地球與地球的大小、軌道都很相似。我們分析了行星的“補給區”，也就是它從中獲取物質的那個盤面區域，以確定它們的“血緣”關系。某些行星的補給區非常狹窄，物質集中在非常相近的軌道，實際上就是一條窄窄的環面。而某些行星的補給區非常寬闊，它是由一些軌道差異非常大的較小天体碰撞成長起來的。http://cosmoscape.com/wp-content/uploads/2015/04/5827_1c208ee88299e7d6d6eff86e6879384e.jpgSean Raymond
某個行星的化學特征，其實就是它的補給區所有較小天体化學特征的總和。換句話說，也就是行星的補給區決定了行星的化學特征。我們對這些模擬中產生的原始地球成長過程進行了檢驗。特別是最終的那次大碰撞——這個碰撞相當于原始地球和忒伊亞間的那次碰撞。結果開始變得非常有意思。值得注意的是，我們發現，原始行星的補給區通常是共享的。在碰撞發生前，它們是由相似的材料制造出來的。雖然這種情況並非每一次模擬都出現，但卻是一個非常明顯的現象，概率大概有四分之一。這表明我們所想像的情形確實有可能發生——忒伊亞和原始地球在碰撞之前，可能已經擁有相同的同位素（基因）特征。所以地球和月球的特征相同也就講得通了。這兩位鄰居擁有相同的基因，並不意味著他們是失散已久的雙胞胎，而是因為他們祖先的血緣，源自同一個遠古族群。與其他鄰近的行星相比，忒伊亞在模擬中所擁有的補給區，總是更接近原始地球的補給區。所以這也符合火星與地球的同位素特征相差甚大這一事實。要在模擬中確認具体的地月同位素特征差異級別非常困難。因為我們不知道初始條件，不知道太陽系原行星盤的化學成份梯度。但是通過對一些條件進行假設，我們發現其中約有 10-25% 具有相當好的匹配度。由于 Nathan Kaib 和 Nick Cowan 所帶領的團隊獲得的結果有一些微小的差異，因而這一步也存在著一些爭議，對此我們也在努力加以分析。盡管如此，其結果仍然足以證明原始地球和忒伊亞擁有充分的相似性，足以產生今天的地球和月球。所以，地月相似的同位素特征，可能就是因為原始地球和忒伊亞本身的祖先就擁有相同的“基因”特征。在大碰撞發生前，它們的化學特征就是相同的，因為它們擁有同一個物質源。作者 Sean Raymond 是一位研究行星系統起源和演化的天文學家。
...<div class='locked'><em>瀏覽完整內容，請先 <a href='member.php?mod=register'>註冊</a> 或 <a href='javascript:;' onclick="lsSubmit()">登入會員</a></em></div><div></div> thanks for sharing{:45:}{:45:}{:45:}learn something new today 感覺隨著科學的進化
越來越可以推翻以前所訂下的推論
說不定恐龍還是人類養的寵物咧.... 好多的數據須需要科學家不斷的研究測試才知道真相..辛苦這群科研人員
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