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月球形成之谜有望揭开 地质时钟测得其诞生时间

http://www.kexue.com 2014-04-04 12:51:25 新浪科技  发表评论

这张照片是由美国宇航局克莱门汀号月球探测器上的恒星跟踪器拍摄的,图像拍摄于1994年3月15日

  据物理学家组织网站报道,近日,一个国际行星地质学家小组研究认为,月球形成于太阳系诞生大约1亿年之后(即大约44.7亿年前),有关研究论文已于3日发表在《自然》杂志上。这项发现是基于对地球内部的研究,加上对原行星盘机制进行计算机模拟之后得到的结果,这种机制是地球以及其他行星形成的基础。

  来自法国,德国和美国的研究人员计算了类地行星从数千个围绕太阳运行的原始行星体构成的盘面中逐渐形成的过程,包括水星,金星,地球和火星。通过对形成类似地球行星的过程进行的259次模拟结果,科学家们注意到在地球遭受一颗火星大小的天体撞击并溅射形成月球的时刻,与在此次撞击事件之后物质被添加进地球的量之间存在某种对应关系。

  随后研究人员在这一计算机模型中逐渐添加更多的细节,将月球形成之后地球通过吸积作用添加的物质的质量加入其中,结果发现这种对应关系就像一台时钟,可以推算出月球形成的具体时间。这也是地质学领域在早期太阳系阶段唯一一种不必依靠同位素衰变体系的“地质学时钟”。

  该项研究的第一作者,位于法国尼斯蓝色海岸天文台的《自然》杂志论文作者西斯·雅各布森(Seth Jacobson)表示:“我们很高兴能够找到一种可以测定月球形成时间的‘时钟’,并且不必依赖于同位素定年体系。这种相关性在我们进行的大量模拟中清晰地显现出来。”

  已经发表的公开文献上已经给出了月球形成之后地球通过吸积作用获得的质量大小。其他科学家此前已经证明,地幔中高度亲铁元素的丰度与地球在月球形成之后经由吸积作用获得的质量大小之间具有紧密联系。所谓亲铁元素是指其原子结构性质使其容易与铁共生的元素。

  经由地球化学分析手段,利用这一最新建立起来的地质学时钟可以测得月球是在太阳系发端之后大约 95±32Ma(百万年)形成的。这一结果与一部分借助同位素定年得到的结果相一致,但也有一些定年的结果与之相悖。由于此次采用的定年方法是新的,并且是独立的体系,因此它将有助于科学家们判断哪些同位素定年方法在解决这类问题上是相对更加有效的。

  美国宇航局西南研究所(SwRI)空间科学与工程分部的凯文·威尔士(Kevin Walsh )博士表示:“这一结果非常令人兴奋,因为它的模拟还可以显示火星在太阳系形成之后大约200~500万年便已经出现了,而月球则在此后大约1亿年时出现。这样大的时间尺度一般来说在模拟中的是难以捕捉的。”(晨风)

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