关于月球起源于火星、月球原星碰撞后被地球捕获的论证

  月球起源

  关于月球起源于火星、月球原星碰撞后被地球捕获的论证

   董雷

  【摘要】 :

  目前,关于月球的起源学说众多,各种学说都有一些数据、现象的支撑和难以解释的矛盾,但这些学说大都是局限在地、月关系上,而很少涉及其它的星体。通过对太阳系系统的研究、分析,结合已有月球起源各种学说,以及火星的相关资料,得出了如今的月球是由于火星、月球原星碰撞后被地球捕获所形成的结论。

  【关键词】:月亮,火星,起源,演化,太阳系

  A demonstration of the moon's origin on Mars and on the earth【Abstract】:

  For the study of issues related to the origin of the moon can not only find the moon formation rules and but also can reveal the formation and evolution law of the universe, thus promoting human universe deep space to March.About the moon's theory of the origin of many and various theories have the support of some data, the phenomenon and difficult to explain the contradictions, but these theories are set up on the earth, and the moon, the relationship between limitations, and rarely involve the other stars. Through the research and analysis of the solar system, the origin of the moon and the relevant information of Mars, the origin of the moon and the evolution of Mars are new..

  【Key Words】:Moon;Mars;origin; evolution; solar system

  自2004年,中国正式开展月球探测工程以来,整个世界对于月球的关注度,随着探测的推进越来越高。但是关于月球的起源,至今未有定论。长期以来科学家提出了很多假说,概括起来分为四类:1)捕获说依据月球平均密度和化学组成不同于地球的特征,认为地球与月球不属于同一星云团物质形成的。由于地—月轨道的变化,在1至10个地球半径范围内,月球就可能被地球捕获。尔后,由于地球的引力改变了月球原来的运行轨道,使月球最终成为地球的卫星。2)共振潮汐分裂说认为地球初始熔融状态,由于潮汐共振,在赤道面上一部分熔体被分裂,冷凝后形成月球。3)双星说认为月球与地球在太阳星云凝聚过程中同时“出生”,或者说在星云的同一区域同时形成了地球和月球,月球被地球捕获形成地月系统。4)撞击说认为在太阳系形成早期,行星际空间有大量星云,星云经过碰撞、吸积而逐渐增大。大约在相当地月系统存在的空间范围内,形成了一个质量相当于现在地球质量9/10的“原地球”和另一个火星大小的天体“原月球”。这两个天体在各自的演化过程中都形成了以铁为主的金属核和由硅酸盐组成的幔和壳。由于这两个天体相距不远,因此有机会发生碰撞,剧烈的碰撞不仅使“原地球”的自转产生了偏斜,而且使“原月球”碎裂,幔和壳变热蒸发,膨胀的气体“裹挟”着尘埃和少量的幔物质飞离原月球。被分离的金属核因受膨胀气体的阻碍而减速,被“原地球”吸积并变成了地球的一部分。飞离的气体尘埃物质受地球引力的作用,呈盘状分布在洛希限以外的空间,它们通过吸积,先形成一些小天体,然后像滚雪球一样不断吸积增长,最终形成现在的月球。[1](p241-243)

  以上关于月球的起源假说都有其一定的依据和难以解释的矛盾。关于月球的假说必须符合目前探测与观测的有关月球的事实:即月球地球以及其他行星在太阳星云中几乎同时聚集并很快地在约1亿到2亿年内熔融、分宜、调整;月球的总体成分和地球的平均成份差别很大;月球比地球和球粒陨石更富含难熔元素,月球中的AL、U、Ti、Ca等元素的丰度比地球高两倍;月球比地球和球粒陨石更匮乏挥发性元素和亲铁元素(化学性质和铁相似的元素);月球的密度比地球低,比地球缺水;月球具壳层结构;月球表面岩石较古老。以上几种假说虽然对月球的化学成分、结构、运行轨道和地月关系的基本特真的解释均有不同程度的依据,但是在地球成份与自转速度的差异、同位素组成的相似性等方面,仍存在许多难以自圆其说的观点。本人通过对太阳系的系统分析,结合已有的月球起源学说,依据火星、月球、地球各自已知特点,对于月球的产生和火星的现状进行了综合研究,对月球的起源、火星的演化有了新的认识!

  1、对太阳系主要星体画趋势图后的意外发现

  1.1太阳系的组成

  太阳系是以太阳为中心,和所有受到太阳引力约束天体的集合体,8颗行星(按离太阳从近到远的顺序)分别是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星(曾经被认为是“九大行星”之一的冥王星于2006年8月24日被定义为矮行星)。以及至少173颗已知的卫星、5颗已经辨认出来的矮行星和数以亿计的太阳系小天体。月球由于不是环绕太阳旋转而是环绕行星旋转被定义为卫星。

  1.2太阳系主要星体的基本数据表:

  表(1 ) 太阳系主要星体数据表

  太阳系主要星体数据表

  名称 太阳(1) 水星(2) 金星(3) 地球(4) 火星(5) 木星(6) 土星(7) 天王星(8) 海王星(9)

  英文名 Sun Mercury Venus Earth Mars Jupiter Saturn Uranus Neptune

  直径(km) 1392 000 4878 12103 12756 6786 142984 120536 51118 49528

  日距 (亿千米) 0.00 0.5791 1.0820 1.4960 2.2794 7.7833 14.2698 28.7099 45.0430

  天文单位 0.00 0.39 0.72 1.00 1.52 5.20 9.54 19.18 30.06

  质量(M地) 330000 0.06 0.81 1.00 0.11 318.00 95.18 14.50 17.14

  体积

  (V地) 1300 000 0.06 0.86 1.00 0.15 1319.00 744.00 67.00 57.00

  平均密度

  g/cm^3 1.40 5.43 5.24 5.52 3.95 1.33 0.69 1.29 1.64

  重力加速度(m/s2) 274 3.701 8.78 9.78 3.72 23.12 10.17 8.69 11.00

  逃逸速

  度(km/s) 617.7 4.44 10.40 11.20 5.02 60.20 35.60 21.30 23.60

  平均表

  层温度(摄氏度) 5497 179 480 15 -55 -140 -140 -220 -214

  备注:地球质量M地=5.9742×10^24(千克);地球体积V地=1.0832073×10^12(立方千米);1天文单位=1.4960亿千米

  注:1、太阳数据[2](p4)

  2、八大行星数据,参考《通古博今网络大典 Z203》;来源:《烁光资料》、INTERNET/制表:王仁沛;最后修订与2012年9月[3]

  1.3依据太阳系主要星体数据做趋势变化图

     依据表(一)的数据(直径、重力加速度、逃逸速度)画出趋势变化图。

  图(一)  太阳系主要星体直径变化趋势图

  图(一)是太阳系主要星体直径变化趋势图,从趋势线中可以看出,各个星体直径的起伏变化:太阳到水星是近乎垂直似的下降;然后经由金星、是地球缓慢增长;在火星的位置有一个向下后,大幅度向上至木星,再由土星、天王星、海王星一路向下。

  图(二)  太阳系主要星体重力加速度变化趋势图

  图(二)是太阳系主要星体重力加速度变化趋势图,其整体趋势与图一很相似。

  图 (3  太阳系主要星体逃逸速度变化趋势图

  图(三)是太阳系主要星体逃逸速度变化趋势图,其整体趋势也与图(一)非常相似。

  注:1、图(一)至图(三)中“横轴”没有计入各个星体的实际位置,只是采用等量位置。因为星体实际位置关系并不影响“竖轴”的整体趋势变化

      2、关于质量、体积的变化趋势图也与图(一)变化趋势相似。

  1.4  小结

  图(四)  太阳系主要星体变化趋势简图

  注:红色线为实际走势,蓝色线为均线趋势。

  由图(一)到图(三)的趋势线变化规律,得出一张简图——图(四),通过图(四)显示的趋势变化,可以对太阳系有一个比较直观的变化趋势了解。对于趋势线的分析、研究,在经济、金融领域应用比较广泛,目前科学领域应用却不多。当把太阳系主要星体数据做成趋势图表后,依据趋势分析方法,我发现:火星比较异常!

  得出这样的结论是因为,在大的趋势演化中,整条均线的变化一般是相对平滑的(图四中的蓝线),即使转折,也会相对平缓的。而突然的下穿或者上刺,往往是因为有突发重要事件造成的(图四中的红线)。在图(一)至图(三)以及体积、质量的多条趋势线当中,火星的位置都发生了突然的下行,使得整体趋势有了“下穿”。依据我掌握的趋势线知识,认为火星不应该那么小,火星曾经的某一时刻一定发生过重要的事件。

  2、火星的曾经发生过剧烈的、连续的撞击事件

  2.1火星的基本情况

  1) 火星的特殊位置:火星是太阳系由内往外数第四颗行星,属于类地行星,直径约为地球直径的一半,自转轴倾角、自转周期相近公转一周则花两倍时间。在西方称为战神马尔斯星, 中国则称为荧惑星因为它荧荧如火,位置、亮度时常变动。其橘红色外表是因为地表被赤铁矿(氧化铁)覆盖,英文里前缀areo-即为火星,火星被认为是太阳系中最有可能存在地外生命的行星。

  火星距离太阳是1.52个天文单文(以地球到太阳距离为一个天文单位),距离地球是0.52个天文单位,在火星的外围是小行星带,小行星带距离火星0.78至1.78个天文单位。小行星带中拥有数量庞大的从几微米到数百公里的小行星,谷神星就是位于主星带的一颗矮行星(2006年,国际天文学联合会将谷神星重新定义为矮行星)。在向外围就是距离火星3.68个天文单位的木星、8.02个天文单位的土星,火星所在的位置决定了火星苦难的一生。

  2) 火星的参数:火星半径约是地球的一半,体积为15%,质量为11%,表面积相当于地球陆地面积,密度则比其他三颗类地行星(地球、金星、水星)还要小很多。 以半径、质量、表面重力来说,火星约介于地球和月球中间:火星半径约为月球的两倍、地球的一半;质量约为月球九倍、地球的1/9,表面重力约为月球的2.5倍、地球的2/5。

  3)火星基本上是沙漠行星,地表沙丘、砾石遍布,没有稳定的液态水体,以二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷,沙尘悬浮其中,每年常有沙尘暴发生。以地球相比,地质活动不活跃,地标地貌大部份于远古较活跃的时期形成有密布的陨石坑、火山与峡谷,包括太阳系最高的山:奥林帕斯和最大的峡谷:水手谷另一个独特的地形特征是南北半球的明显差别:南方是古老、充满陨石坑的高地,北方则是较年轻的平原火星两极皆有主要以水和冰组成的极冠,而且上面覆盖的干冰会随季节消长。

  2.2火星与地球的异、同点

  火星与地球,近距离约为5500万公里,最远距离则超过4亿公里。两者之间的近距离接触大约每15年出现一次。在八大行星中就数火星距地球最近了。火星和地球同为固态行星,直径约1380至1995千米;内部构造都有地壳、地幔、铁质地核;形状只是比地球略小一些、体积约为地球的1/7,质量约为地球的1/9;火星自转周期为24小时37分比地球的一天长41分钟;自转轴与轨道平面的垂直方向都有倾角,从而也有相似的四季变化;都有两个白色的极冠;也都有大气和卫星。

  2.3火星的一些特殊情况)

  1)红色是火星的独特标志,这是因为火星土壤的含铁量高(12%),厚达20米的火星风化层土因含氧化铁而呈现红色,并有2米厚的氧化六,这么厚厚一层“铁锈”般的土壤铺在火星上,才导致火星的发红,火星的岩石上也有层红色的火星土,许多岩石有两种颜色:向风的一侧呈淡蓝色,背风的一侧呈土红色,而一半埋在土中的岩石则是白色。

  2)火星的轨道极度偏离中心,呈极扁的椭圆形,这样的轨道使得火星每年离太阳有时太近,有时太远。火星的自转速度比应有的也要缓慢许多,整个磁场也非常的微小。

  3)在很长的一段时间里,火星的南北地轴在空间“上下起伏”,极为剧烈地改变着火星与太阳之间的角度。

  4)有证据表明,在过去的某个时刻,火星的一块地壳可能向内部塌陷了几层,使两极的陆地物质向赤道地区转移,也是赤道地区的陆地物质像两极转移。

  5)火星上广泛分布着撞击或者火山喷发而成的深坑,比正常统计的应有的数量要多得多;火星上可以数出的宽于30千米的深坑总数为3305个,这些深坑当中3068个(占总数的90%)都处中在所谓的“二分线”以南的半球上。火星的北半球上只发现了237个大型深坑,并且是个广阔的盆地,其高度比南半球低3千米。

  火星南北半球之间的二分线,被高地上悬崖绝壁的陡峭边缘实际地标志在了火星的表面上。这种独特的地貌围绕着整个火星,其大致完整的圆环以大约35度的角度穿过赤道。

  6)火星上的奥林匹斯火山是太阳系已知山脉中最大的,他比周围的火星表面平均高度高出25千米底部直径有700千米,火山口径达80千米。火星的另外一个阿耳巴火山尽管只有几千米高,但是它的底部直径达1600千米,比奥林匹斯山都要大,由许多年代的撞击陨石坑的计数来判断,阿耳巴火山的年龄可能有40亿年了,它的高度较低可能由于沉降作用所致。太阳系最大的峡谷将火星的脸画出一道宽大的割痕,名为水手峡谷的雄伟山谷前后延展了超过4500公里,最宽处超过600公里宽,而往下约刨了8公里深。手号谷东西范围为东经267.3度至东经331.1度,即西临诺克提斯迷宫、往东进入大片混沌地形;南北范围则是南纬2.96度至南纬19.09度 。地质学家认为,水手谷大约在35亿年前沿地质断层开始形成。断层是由地质构造变化以及位于西部的塔希斯(Tharsis)巨型火山的不断增长所造成的。当融化的岩石(岩浆)从地壳涌入塔希斯山后,整个地区开始抬升,这时周边的地壳岩石不断被拉伸,直至断裂形成断层和裂纹。

  7)火星上由太阳系里最深、最宽阔的深坑,即并列着的埃拉斯深坑、阿吉尔深坑以及另外的伊斯迪斯深坑。而火星的另一半则有极乐高原和广阔无垠的萨西斯高原(从它的东部边缘突然出现了水手谷。

  8)火星的卫星火卫一、火卫二年龄都很古老,都是不规则的天体,离火星距离较近。其中火卫一大致27千米长、22千米宽、18千米高。火卫二的平均直径在6.2千米[4](p39-40)。

  2.4小结论   

  对于火星的现状,有些科学家认为,“二分线”是火星内部地质过程形成的,但是大多数科学家却赞同威廉-哈特曼的观点。1977年1月哈特曼在《科学的美国人》杂志上发表文章指出:一颗直径1000千米的小行星横向撞击一颗处于原始发展阶段的行星,这可能使该行星的原始非对称性有所提高,也许是应为撞击摧毁了行星一边的外壳…这样的碰撞可能是火星的地貌呈现出非对成性:火星的一个半球布满古老的深坑,而另一个半球几乎完全被火山改变了模样。

  处在二分线以北的半球,其高度比南半球低,因次,那里必然会产生自动补偿。所以,遭到撞击、并且失去了地壳外层的,就必定是火星的北半球。唯一值得严肃对待的是:造成这条二分线的究竟是北半球遭到的多次重大碰撞,还是“一次极为巨大的撞击”

  该理论不但对于火星被撞的动因没有说明外,也回避了被撞物质的去向问题。另外就是南北半球陨石坑的后续问题也涉及较少[4](p41)

  本人通过对太阳系系统分析和对火星的详细了解后,对这种说法进行一定延展:

  火星的所处位置,因为受到太阳和木星、土星共同的作用,导致其在形成初期难以快速的兼并、吸收轨道附近的物质,小行星带的形成就是一个证明。由于木星、土星的过度强大,它们的引力和太阳的引力相互制约火星和该位置的小天体,导致火星本身无法吸收到足够的物质来壮大自己。如果一旦这种制约平衡出现波动,小行星带中的小行星将会会变的非常躁动,太阳的引力在太阳系内最大,所以火星将是受到其中小行星冲击的第一个行星。

  火卫一、火卫二与火星同样古老,可以判定为相近时期生成。但是,这两个卫星的不规则形状以及不稳定的运动轨道,让我对它们它们卫星的身份十分怀疑。而通过火星曾经受到撞击的分析,火卫一、火卫二更可能是撞击后的残留。而通过质量趋势分析,火星的位置仍旧缺少相当大的质量。而这部分质量去了哪里?

  恒星的标志是达到足够的温度,不断的、全面的核反应释放大巨大的能量。星体要启动核聚变就需要约1500万摄氏度的高温,而要达到这种温度,必定是需要一定的时间。依此,我认为太阳在成为正式的恒星之前必定有一个过程。地球的年龄在46亿年左右,太阳的年龄也与其相近。而我认为太阳真正成为恒星的时间应该至少在40亿年前,这是依据在此时间段,太阳系整个系统似乎做了很多调整,引发了许多事件。

  我们假设:在太阳在成为恒星时 ,会影响整个太阳系内所有星体的运行,使得木星轨道与土星轨道出现波动,导致维持小行星带稳定的系统遭到破坏,致使小行星带内的小行星受到多种干扰导致轨道变化(撞向火星,也有可能撞向地球、金星、水星等等),而火星距离内小行星带最近,这给了火星遭受撞击的理由。大量的小行星频繁撞向火星,使得火星轨道区间的星体运行不稳。小行星带中偶尔有较大的小星体撞向火星(火卫一、火卫二也可能是参与其中星体的残余)。

  我个人偏向于在火星同轨道区间存在有较大星体,或者小行星带中有较大星体,体积与火星相近,在这次躁动中受到太阳或者其它小行星撞击影响,从而偏离轨道与火星发生碰撞。在碰撞之后,滑向内太阳系,在经过地球的时候被地球引力捕获。经过漫长时间的演化,成为现今的月球。

  随着太阳稳定性提高,整个太阳系又恢复了比较平稳的秩序,小行星带也变的安静了许多。火星主体受伤严重,北半球严重受损,由于伤到内核、导致火星强震不断,北半球大量的产生火山来消除整个星球的不均衡。含有重元素的内部物质从火山口的向外大量的喷发,形成漫天的特殊火山灰(含铁量高),导致了现在的红色火星。火星由于此次的撞击较重,自转变慢,磁场几乎消失。因为南北半球的高差,产生一些自动补偿。在以后漫长的时间中,地质活动因为火星内部能量的大量损失也几乎停止,导致了火星地貌变化较少。南半球的陨石坑才得以保存较为完整,北半球被撞击部分“自动补偿”、盆地以及火山较为普遍。

  火星如今的各种状态,让我确信它曾经遭受过强烈的撞击。仅仅余下的火卫一、火卫二加在一起不足以让火星遭受那么重、那么大面积的撞击,火星整个半球的巨大变化让我认为与火星撞击的星体不会比火星小多少。那么与火星撞击的星体现在如何?

  3、月球来源于更大星体的局部

  3.1月球的基本情况

  1)月球是地球唯一的天然卫星,基本上是一个圆球体。其直径为3476千米。质量约为地球的1/81;体积只有地球的1/49;表面积是地球的1/14;月球的平均密度为3.34g/cm3,比地球的小得多

  2)月球是一个南北稍扁、赤道略鼓的圆球体。月球表面基本上没有大气,表面总体上可分为月海、高地两大地理单元。月海是月面上狂光的平原,约占月表面积的17%,绝大多数月海分布在月球的正面(即向着地球的一面),约占整个正面半球表面积的一半,尤以北半球的月海分布更为显著。只有东海、莫斯科海和智海位于月球背面(中国科学院地球化学研究所,1977)。大多数月海具有圆形封闭的特点,圆形封闭的月海大多为山脉(细长伸延的山地)所包围,类似于地球上的盆地。(Oberbeck, et al,1974)。最典型的是雨海,其四周围环绕着亚平宁、高加索、阿尔卑斯、朱拉和喀尔巴阡等山脉(Preter,1999)。月海平原为玄武岩质熔岩所覆盖,地市比月球高地要低得多,如静海和澄海比月球平均水准面低1700米左右,湿海低5200米,最低的雨海东南部,其最深处比月球平均水准面低6000多米。月海平原上常见有一些岭型隆起,称为海岭。按其形态,大体上可分为弧形海岭、呈对角线分布的海岭和脉状不规则海岭。

  高地是指月球表面高出月海的地区,一般高出月球水准面月2至3千米,面积约占月表面积的83%。在月球正面,高低的总面积和月海的总面积大体相等;在月球背面,则高地的面积要大得多。撞击坑密度最大的山地区位于月面中南部,自该区像北、西、东方向,撞击坑密度逐渐减小。月海平原的撞击坑密度较小,尤以雨海、澄海以及这两个粤海之间的亚平宁山脉和高加索山脉为最小。[1](p56-66)

  3.2地月关系

  月球与地球构成一个星星系统——地月系,地月系以他们的公共质心一起伟涛太阳运动,月球又以椭圆轨道绕地球运动。除了绕地球公转,月球本身还在自转。由于月球自转的周期恰好等于它绕地球的公转周期,而其自转和绕地球公转均为逆时针方向,因次我们地球上永远只能看到月球的一面,另外半个球面董事背向地球。[1]p13-20

  3.3月球的特殊状态

  1)月球大气以及磁场极度微小,月球早期的岩浆、火山活动必然释放出大量火山气体,但这些气体早已逃逸殆尽,没有留下可供追索的痕迹;现有的探测资料证明,31亿年前月球曾经有过全球性偶极磁场,但是现在磁场几乎没有。

  2)月球地形地貌主要包括月海、高地与撞击坑。为什么绝大多数月海分布在月球正面,而背面却以高地为主,月海分布很少。

  3)目前、人类对月球的大地构造认识完全基于对全月球的小比例尺(1:2 000 000)遥感影像的解释,因而存在难以确定的多解性。月球自身的大地构造区划的理论框架至今仍未建立,月球是否含有水,目前仍旧没有结论。

  4)月球的内部结构与地球和其它类地行星相似,可以划分出月壳、月幔月月核。但是月球内部层圈结构的成因模型尚缺乏。月球内部物质分布极不均一性。[1]p7-11

  3.4小结

  1)月球演化的阶段与重大事件:1、月球的形成阶段,月球的形成年龄大约在45.6亿年。2、月球的早起熔融阶段,月球形成后曾发生过较大规模的岩浆事件并多次局部熔融,距今45。6亿年至41亿年。3、月球高地形成阶段,通过演讲的熔融过程,与41亿年前形成了斜长岩月壳,月球通过内部物质调整形成月幔、月核。4、月球大型环形构造阶段,根据雨海撞击事件的年龄测定,在40亿至39亿年前,月球曾遭受到小天体的剧烈的撞击,形成广泛分布的月海盆地,称为雨海事件。5、月海玄武岩喷发阶段,月海泛滥事件,在39亿年至31.5亿年间,月球曾经发生过多次的玄武岩喷发事件。6、月球晚期演化阶段,31.5亿年以来,月球内部的能量转件枯竭,没有大规模的岩浆火山活动与月震,小天体的撞击仍然持续发生,产生具有辐射纹的撞击坑及重叠的撞击坑,是月面形成斑驳陆离、千仓百孔的面貌[1](p247-249)。

  2):近年来,随着技术的进步,数据的积累, “月球大碰撞分裂说”获得了越来越多的学者支持。该假说认为:地球早期受到一个火星大小的天体撞击,轨道中的撞击碎片聚集形成了现在的月球。该学说最主要的证据是来源于月球吸积增生的动力学模型。太阳系形成早期的同位素测定,地球形成初期大气圈的稀有气体同位素组成分析,以及极端高温高压条件下的实验研究等方面取得的进展。

  3)通过研究月球的地理特征结合前面的几种月球起源学说,总结是现在比较流行的认识: 1、月球是一个南北稍扁、赤道略鼓的圆球体,月球上99%的表面地形是在30亿年前形成的,70%的表面地形实在40亿年前形成的(Oberbeck, et al,1975)2、月球正面多分布玄武质熔岩(玄武质熔岩是地幔橄榄岩在上地幔部分熔融的产物),月球背面的类月海盆地并没有被暗黑色的玄武质熔岩填充的地埋类型。3、根据高地上撞击坑的密度计算获知,在形成时代上高地比月海要老(Martin,  et al ,1997)。高地斜长岩的同位素年龄测定结果(46亿年——40亿年)也证实高低的形成时期比月海要早。简单来说就是月球背面比正面的形成时间要早4、月海的撞击坑还是火山口因为遥感影像的多解性,难以准确区分、鉴别。

  从以上分析,得出如下结论:

  第一:月球是在40亿年前上下,由大碰撞后的物质形成的。

  第二:从月球表面年龄差别来判断(45.6至41亿年),如今的月球是某个星体的局部形成。其作为原星体表面的部分保持不变,形成了现在月球背面的高地;靠近原星体内部的一面,表现为局部熔融,形成了现在月球正面的月海。在月球分离出去后,原来内侧的熔融部分,快速冷却形成较薄的新的壳层,与外侧原壳层形成较大的年龄差别。

  第三: 新的壳层因为比较薄弱,在不断地运动和外力作用下,形成大量的巨大火山,喷发大量玄武质熔岩、火山灰,造成月球内部能量的快速消耗。从而导致了以后月球没有足够能量来进行地质演化。曾今的火山演化成了现在月海面的环形山,月球背面的撞击坑是原星体早期受到撞击的痕迹和后期不断的积累。

  第四:由于自身的因素和各种外力作用,月球向球形转变。但是整个月球的正面和背面为了对称、均衡,还是做了很多的适应、改变。正面不仅有盆地、高山,背面也有相应的下陷,月湾、月湖、月沼、山脉、峭壁、月谷、月溪都在相近的时间内形成。

  第五:由于能量的急剧流失,月球渐渐失去活力。磁场也在快速的消失。最终一切基本定型在30亿年前。参看 图(五)。其中“图a”为原星体遭到撞击后分裂,红线上部分为分离部分;“图b”为分离后部分;“图c”为分离后原内侧向外凸出、向圆球演化;“图d”为现在月球,经过各种影响和自动补偿变成现在的样子。

  图(五)  月球演化过程模拟简图

  第六:对于月球的碰撞新理解,必须要面对一个关键的问题,即是“月球的原星”究竟与哪一个星体发生了撞击。现在大多数人的目光都局限在地球上,那么我们再来分析一下地球作为撞击对象的可能性。

  4地球的分析

  4.1地球的基本情况

  地球是太阳系八大行星之一,距离太阳1个天文单位。按离太阳由近及远的次序排为第三颗。地球赤道半径6378.137千米,极半径6356.752千米,平均半径约6371千米,赤道周长大约为40076千米,地球上71%为海洋,29%为陆地,所以太空上看地球呈蓝色。地球是目前发现的星球中人类生存的唯一星球。地球的地貌由于不断的板块运动,和形成初期早已千差万别,现在的地貌相对于地球的年龄来说非常的年轻。

      地球圈层分为地球外圈和地球内圈两大部分。地球外圈可进一步划分为四个基本圈层,即大气圈、水圈、生物圈和岩石圈;地球内圈可进一步划分为三个基本圈层,即地幔圈、外核液体圈和固体内核圈。此外在地球外圈和地球内圈之间还存在一个软流圈,它是地球外圈与地球内圈之间的一个过渡圈层,位于地面以下平均深度约150公里处。这样,整个地球总共包括八个圈层,其中岩石圈、软流圈和地球内圈一起构成了所谓的固体地球。对于地球外圈中的大气圈、水圈和生物圈,以及岩石圈的表面,一般用直接观测和测量的方法进行研究。而地球内圈,主要用地球物理的方法,例如地震学、重力学和高精度现代空间测地技术观测的反演等进行研究。地球各圈层在分布上有一个显著的特点,即固体地球内部与表面之上的高空基本上是上下平行分布的,而在地球表面附近,各圈层则是相互渗透甚至相互重叠的,其中生物圈表现最为显著,其次是水圈。[5](7结构)

  4.2地球的特点

  1)地球最主要的特色就是有大量的水和丰富的生命体。

  2)地球的大气圈相当浓厚且层次分明;大气圈和水圈相结合,组成地表的流体系统;地球由内到外:地核-地幔-地壳整体上非常的完整。

  3)地球的磁场很完整,表面磁场强度大约在0.5至0.6高斯[2](p21-p48)

  4)地球的平均密度为5.52 克每立方厘米。

  4.3小结

  目前对地球年龄(天文年龄)最佳估值在45.5亿年。从地球现在的各种数据来看,其浓厚的大气、丰富的水源、完整的磁场说明,在地球形成后的长时间内并没有遭受过强烈的星体撞击。至今也未发现相关的有力证据。一些小的流星、陨石对较大的地球来说,无法造成实质性损伤。

  5总结:月球起源于月球原星与火碰撞后,被地球捕获后形成。

  5.1地球、月球、火星参数对比

  表 二

  名称 地球 火星 月球

  半径(km) 6371 3395 1738

  质量(kg) 5.976e24  6.4219e23 7.353e22

  体积(km3) 108.321e10 15.474 e10 2.1973e10

  平均密度(g/cm^3) 5.52 3.95 3.34

  逃逸速度(km/s) 11.20 5.02 2.38

  磁场强度(G) 0.5—0.6 0.0004(很弱) 几乎没有

  注:1、火星的体积依据地球的1/7计算。

      2、月球磁场现在几乎没有,曾经有过[1](p211)

  从表(二)地球、火星、月球的数据以及前文总结可以看出:

  1、火星有许多资料支持其在40亿年前,曾遭受过十分剧烈的撞击过,月球也有许多证据支持其在40亿年前后,曾遭受剧烈撞击过。火星、月球的地貌都停滞在较为古老的时间段。而地球的地壳、地层比较活跃,没有类似的情况。

  2、火星的南北半球地质存在时间差、月球两面地质同样存在一定的时间差。这说明较新的地质区域曾经发生过剧烈的变动。

  3、地球的大气浓厚,层次分明;月球、火星的大气层几乎没有。地球的全球磁场较强、较完整,火星、月球的磁场都几乎没有。

  4、地、月的距离曾经非常接近,并不能作为月球由地球分裂出去的证据。在地球捕获月球的时候,他们同样存在较近的距离。以如土星、木星的卫星比例来说,月球相对与地球显得过大了。

  5、火星(3.95 g/cm^3)、月球(3.34g/cm^3)的平均密度非常接近,而地球(5.52 g/cm^3)的平均密度值明显大于火星、月球。这说明火星和月球出生于相近轨道区间的可能性大于地球。

  6、火星的轨道与地球轨道每15至17年会有一次(大冲)近距离接触。[2](p86)这给地球捕获受创的月球原星,提供了较大的可能性。

  7、火星、月球的水量稀少、而地球上的水量相对于太阳系的大多数星体来说过于丰富。hu

  8、太阳作为太阳系唯一恒星,它的形成时间与成为恒星的时间根据核聚变发生对温度的需求来看,很难定义为同一时间。

  9、现在地球上发现的陨石很大一部分被归类为火星、月球的陨石。这从侧面说明火星、月球曾经又过剧烈的撞击事件。

  通过以上诸多数据的对比结果,本人认为:现在的月球是早起月球原星体与火星剧烈碰撞后的残余部分,被地球捕获后形成的。该推论要比月球是月球原星体与地球碰撞分裂后形成的结论更有说服力。

  新的推论不仅解决了月球的来源问题,同样也对火星、地球上各种以前难以解释的问题、矛盾给与了较为合理的解决。

  参考文献

  [1]欧阳自远, 月球科学概论[M]. 北京: 中国宇航出版社, 2005.9

  [2]胡中为, 王尔康. 行星科学导论[M]. 南京:南京大学出版社, 1998.8

  [3]百度文库wrpxfhh贡献者,TGBJ丶Z203丨太阳系八大行星数据表[EB/OL] :

  [4]建川编, 神秘的火星[M]. 北京: 中国名族摄影艺术出版社, 2001.8

  [5]百度百科,地球[EB/OL]. 

  致谢

  感谢身边的许多朋友给与我的支持

                                                                                 2015/5/21

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