挑戰傳統月亮形成說，科學家：研究金星更快知道答案

[peter]

挑戰傳統月亮形成說，科學家：研究金星更快知道答案
 https://technews.tw/2017/08/27/moon-theia-synestias-planet-venus/

一般認為，月球形成於約 45 億年前，地球出現後不久。有關月球的起源目前有分裂說、捕獲說、地月同源說（攣生說）等各種假說，而最普遍認可的權威理論是「大碰撞說」：一顆火星大小的「忒伊亞」（Theia）星體與原生地球猛烈碰撞產生巨大衝擊，爆裂的碎片散入環繞地球的軌道，經由吸積作用形成月球。

只不過，大碰撞說仍很難和相關科學證據匹配，比如阿波羅計畫帶回來的月球岩石樣本，其同位素（註）特徵與地球相同，而不同於火星或是忒伊亞星；往後陸續發表的研究也表明，月球的鈦、鎢、鉻、銣、鉀等金屬元素同位素都與地球相同，這完全有悖於大碰撞說的預期。

雖然科學家試圖為大碰撞說找其他合理解釋，如這場撞擊混合了地球和月球形成時的揮發物質，可能導致兩個星體間的同位素混合均衡，但這種解釋仍有爭議。於是，科學家嘗試提出其他觀點，包括 Synestias 理論、小衛星理論等。
新理論向大碰撞說下戰帖

由加州大學戴維斯分校科學家薩拉·斯圖爾特（Sarah Stewart）和其學生西蒙洛克（Simon Lock）提出的「Synestias」理論，是指原生地球和忒伊亞星劇烈碰撞時會產生極大能量，足以使兩顆星球熔化，表面岩石並開始蒸發，這些徹底混合了忒伊亞星和地球物質的熔融氣態雲若旋轉速度快到超過維持衛星軌道所需的速度，就會形成一個如甜甜圈狀的聚合體，稱之為 Synestias，而月球便是這團蒸氣冷卻後凝結而成。

來自以色列魏茲曼科學研究所（Weizmann Institute of Science）的行星科學家盧卡·魯夫（Raluca Rufu）提出「小衛星理論」則認為，月球並非源於單次大撞擊事件，而是由多次碰撞形成的殘骸磁盤結合成多顆迷你衛星，經過 1 億年時間，約 20 顆小衛星受到重力吸引，一顆一顆「組裝」成現今看到的月球。

或者最簡單的，由芝加哥大學行星科學家尼古拉斯·多法斯（Nicolas Dauphas）指出，月亮或地球的組成其實都是來自宇宙相同的同位素均質儲層（isotopically homogeneous reservoir），這項理論很大程度上挑戰了人類對行星系統形成的認知。

種種新理論都在嘗試顛覆傳統大碰撞說，現在，科學家一致認為，別再指望火星可以解決疑問了，最好的答案或許可從和地球更像的金星找到。西蒙·洛克說，如果人類能從金星上得到一塊岩石，一切問題就能迎刃而解，可惜金星不在人類的優先探測清單上，科學家沒有金星岩石樣品、沒有和金星環境相同的模擬實驗，就只能在地球上不斷設計月球形成的新模型

[peter]

https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180228103238.htm

The moon formed inside a vaporized Earth synestia



A new explanation for the Moon's origin has it forming inside the Earth when our planet was a seething, spinning cloud of vaporized rock, called a synestia. The new model led by researchers at the University of California, Davis and Harvard University resolves several problems in lunar formation and is published Feb. 28 in the Journal of Geophysical Research -- Planets.

[peter]

https://www.cnbeta.com/articles/science/702661.htm

研究人员报告说，他们有一个关于我们的月球如何在地球最重要的碰撞后形成的新理论。月球和地球 - 或者起源于两个行星体 - 可能会相互碰撞并形成一个甜甜圈形状的行星物体，称为“索内斯蒂亚”（Synestia）

研究人员Sarah Stewart表示：“我们观察了巨大撞击的统计数据，发现它们可以形成全新的结构。”2017年5月，Sarah Stewart和Simon Lock提出了关于“Synestia”的第一份报告。

根据这两篇报告，当两颗行星大小的物体以适当的能量和角动量在太空相撞时，可能会形成“Synestia”。在下面看到的图像描绘了一颗行星、行星盘以及Synestia，它们之间相互关联。这是Lock为两份报告中的第一份作出的插图。



在一个典型的超级——“正转”极限天体中，传统的地幔、大气和圆盘的定义是不合适的，并且天体形成了一种新型的行星结构，被称为一个Synestia，”Lock在论文摘要中说道。“利用冷却叠加模拟结合动力学、热力学和地球化学计算，我们表明，从一个Synestia形成的卫星可以产生我们月球的主要特征。”

以前最为人们接受的月球形成模型并没有考虑到月球上缺乏挥发性元素。如果地球和月球确实是由同一块汽化的岩石创造的，那么月球应该拥有与我们地球相同的一组挥发性元素。到目前为止，没有明确的说明为什么月球缺乏这些元素。

现在，根据这个新模型，月球很容易以与地球不同的方式形成，使得它可以在没有完全相同的元素的情况下存在。在这个模型中，月球在一种“蒸汽大气层”中形成。这种蒸汽高达4000-6000华氏度（大约2200-3300摄氏度）。

[peter]

月球起源理論再進化，45億年前地球可能曾熔融

http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1812

天文學家 Sarah Stewart 嘗試從修正撞擊機制來克服這個矛盾，最有可能的就是撞擊規模遠超過原先估計，甚至是多次撞擊，導致地球物質與外來星體殘骸充分混合以致無法分辨兩者同位素比例間的差異。她的團隊以電腦模擬兩個行星撞擊後幾種不同結果，其中最有可能的是45億年前地球被撞擊後變成一團由蒸發的岩石和金屬構成的巨大甜甜圈狀構，其中心是金屬成分較高的團塊（地球核心殘骸）。外圈物質以蒸發的岩石為主，在快速旋轉下膨脹移動到月球軌道，最後冷卻形成熔融態的月球，而落回中心的岩質物則包覆金屬為主的核心形成後來的地球。在這過程中，因地球與撞擊體完全熔融，所以兩者幾乎達到完全的化學平衡。
 
　　這個被稱為「Synestia」的模型還解釋了何以月球的易揮發性物質如氧和二氧化碳的豐度特別低，因為它們在高溫的蒸發氣相狀態下早已逃逸。但這項理論也有其限制，撞擊體必須是擦邊撞擊地球，這樣才會有足夠的物質能被拋到軌道上。不過撞擊因素多元，Synestia 模型的成立並非難事。行星科學家將持續瞭解巨大撞擊時複雜的重力交互作用，以及蒸發的液態物質冷卻凝固過程，以獲得更多關於月球起源的資訊。