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45亿年前年轻的月球以超近的距离绕着地球飞速旋转 将远古地球压成一颗马铃薯?!

发布时间:2022-03-10 12:51来源:奇趣网编辑:QiQu阅读: 当前位置:奇趣网 > 外星奥秘 > 手机阅读

45亿年前年轻的月球以超近的距离绕着地球飞速旋转 将远古地球压成一颗马铃薯?!

45亿年前年轻的月球以超近的距离绕着地球飞速旋转将远古地球压成一颗马铃薯?!

据美国国家地理(撰文:ROBIN GEORGE ANDREWS编译:邱彦纶):月球在一开始形成的时候,与地球的距离比现在还要近的多,这造成了包括地球急速自转和诡异外形的种种奇特后果。

在大约45亿年前,一场灾难性的撞击从刚成形的地球撞出一堆碎石,创造出了月球。许多地球科学家认为当时的地球相当乏善可陈,熔岩偶尔会从广袤的地壳渗出。地球上更加复杂的地质特征,还得等上很长的一段时间才会形成。

不过,根据一项新的模型显示,当时年轻的月球以超近的距离绕着地球飞速旋转,对我们才刚成形的家园产生了非常奇特的重大影响。

那时月球与地球的距离比现在近了30倍。新的计算发现,二者的超近距离打破了地球和月球的轨道平衡,最后导致地球的自转速度加快,地球因此被拉伸成介于橄榄球和双面飞盘之间的形状。

当时形状怪异的地球正经历剧烈的造山运动和火山活动,这些地质活动有可能产生各种复杂的岩石和矿物,甚至包括构成地球陆块的岩石雏形。

「在地球才刚形成的数千万年间,所有的事情都瞬息万变,」这项新研究的合作者──加州理工学院的行星科学家、西蒙.洛克(Simon Lock)这么说,「那是个与我们过去想像中完全不同的世界。」

虽然这项新模型尚未经过同侪审查,但有好几位专家认为这项研究有很多可取之处。并未参与此项研究的伦敦自然历史博物馆行星科学教授莎拉.罗素(Sara Russell)表示,地球曾经一度形似马铃薯的想法可能让人觉得非常怪异。不过,远古月球的确可能是塑造地球的最早地质工程师之一。

她表示道:「我以前从来没听说过这样的想法,这真是令人难以置信。」

漫长的时间

岩石记录了地球形成过程的历史。不过,流动的空气、冰和水会侵蚀古老的岩石,而深入水下的海沟也会破坏古老的地壳。这所有的地质活动代表地球大部分的地质历史都已经消失殆尽。我们对地球形成之初的那段时期所知甚少,但地质学家通常认为地球在好长的一段时间里都有点乏味:在火山灰雾蒙蒙的天空下,是一片死气沉沉的岩石地表。

令人费解的是,在澳洲的科学家发现了一些几乎坚不可摧的晶体——锆石(zircon),并测量锆石的放射性衰变,结果显示这些锆石距今已有44亿年的历史。这类矿物通常存在于像是花冈岩这样化学组成复杂的岩石中,至于当时缺乏地质活动的地球如何创造出如此复杂的矿物,科学家目前仍未达成共识。

洛克认为,这或许和月球有关。

月球是在地球形成后不久出现的。当时有个行星大小的天体撞向地球,撞出的物质在地球周围散布成环状,这些碎石后来形成了近乎球形的天然卫星──月球。数据模拟显示,这个新伙伴与地球的距离比现在更近。这可能会对地球的自转产生影响,但之前的研究没有考虑更广泛的后果。洛克出于好奇而进行了模拟实验,以观察月球对地球自转影响所带来的后果。

这项研究结果本来应该在3月举行的第51届月球与行星科学会议(Lunar and Planetary Science Conference)上发表,但新冠疫情的全球大流行导致原本预计在德州举行的会议取消。研究结果相当丰硕,科学家发现地球的这位舞伴真是位了不起的建筑师。

让我团团转

地球和月球因为重力而互锁共舞。根据物理定律,如果其中一个天体的状态改变,那么另一个天体也必须改变状态,以维持平衡。其中有项称为角动量守恒的平衡,是指当月球与地球的距离较近时,地球的自转速度会比较快;而如果月球与地球的距离较远时,地球的自转速度则会减慢。

现在的月球距离地球约38万4400公里,但在地球的熔岩海洋形成地壳雏形后不久,月球和地球之间的距离可能只有1万2875公里。当时的地球自转速度非常快,一天可能只有2.5小时。原本呈现球形的地球也变成近乎椭圆的形状。

「我从来没想过早期地球会如此平坦的可能性,」并未参与此项研究的德州大学达拉斯分校板块结构学专家罗伯特.斯坦恩(Robert Stern)这么说道。虽然这听起来可能很疯狂,但他说「这的确有道理。」

现在,遥远的月球牵引着地球上的海洋,形成了潮汐。但更久以前,月球的引力要大得多。根据这项新的模型,月球的引力使得地球上的坚硬岩石形成一大块凸起,这块凸起会在地球上移动,而月球就在后方追赶着。不过,这样的追逐导致月球加速,打乱了月球与地球的共舞。为了恢复两者之间的平衡,月球会开始远离这位它一直绕着旋转的舞伴。

地球对此的回应是减缓它荒谬的快速自转,于是地球像个受到轻微挤压的足球那样收缩。地球赤道附近的岩石就好像被卡在车祸意外中那样互相碰撞,开启了一场今日已不复存在的壮观造山运动秀。

在两极附近的地壳被撕裂,下方的过热地函从裂缝中涌出,在过程中不断地减压和熔化,导致大量岩浆产生。洛克表示,这「与地球中洋脊现在发生的情况类似,只是速度更快」,意思是这个过程比平常新地壳龟速形成的状况要快得多。

在这场混乱的地质活动中,可能会有些巨大的岩石被压入地函中。如果是这样,这就为地球厨房提供了烹调化学组成复杂矿物的原料,地质学家发现的44亿年历史锆石可能就是因此而来。如果这些锆石的确属于花冈岩,这可就代表着地球首次尝试创造出构成大部分我们今日所居陆地的大陆岩石。

陌生的世界

斯坦恩表示,有关地球早期历史的讨论主要由地质学家主导,而不是行星科学家。不过,他补充道,「当新团体做出贡献的时候,往往会得到有趣的发现,」这种新方法显示年轻的地球竟有着古怪的形状,「绝对不是千篇一律的老把戏」。

并未参与此项研究的北卡罗莱纳州立大学行星地质学家保罗.博恩(Paul Byrne)表示,月球在塑造早期地球的过程中发挥了作用,这是完全有可能的。不过,他也补充说明,月球可能不是唯一对地球产生影响的建筑师。早期地球的内部温度是现在的三倍,不论有没有月球的帮忙,这些热量都能推动地表产生各种变化。

由于地球早已尘封掩埋了久远的地质历史,因此很难证明月球对早期地球的巨大影响。罗素表示,无论这个模型是对或错,如果我们把年轻的地球看作是个陌生的世界,而不是我们今天所认识的家园,势必能帮助我们更理解地球的早期历史。

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