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月亮形成了1亿年比思想更近1000万年 - 岩浆海洋深处超过1000公里

2021-10-30 16:50:07来源:

月亮出生。

月亮比以前假定的稍后形成。当一个火星大小的原子上的原血管片在与年轻地球碰撞中被摧毁时,在这种灾难期间喷射的碎片创造了一种新的身体 - 月球。德国航空航天中心的行星地球物理学家(Deutsches ZentrumFür-undraumfahrt; DLR),由Maxime Maurice领导,与Münster大学的研究人员一起使用了一个新的数值模型来重建活动发生的时间 - 4.425亿几年前。以前关于月球形成的假设是基于451亿年的年龄 - 这比新的计算揭示了8500万年。科学家们在科学期刊科学的推进中报告了这一点。

岩浆海洋和月球上的第一个岩石地壳。

十亿多年前,太阳系仍然是一个相当混乱的地方。地球仍然增长到目前的规模,以被称为“行星”的形式收集物质。这些以前在尘埃和天然气盘中形成了早期的太阳。年轻的地球巩固了,里面变得更热。岩石地幔的越来越大的部分融化并形成了岩浆海洋。正是在此时,地球获得了天然卫星,在这一天继续轨道。地球之间的巨大宇宙碰撞导致岩石从年轻地球喷射。最终,这种碎片凝聚着形成一个新的行星体 - 月亮。

早期月亮内部的概略结构。

原则上,大多数科学家都达成了月亮如何形成,但不是关于过程的细节,尤其不是关于它发生的时间。“我们最新型号的结果表明,年轻地球在太阳系诞生后的456.7亿年前大约1.567亿年前的原始地球被击中了大会,总结了球队的调查。“根据我们的计算,这发生了44.25亿年前 - 有2500万年的不确定性 - 月亮出生。”

那时,地球刚刚发展成为一个星球。在这段发展中,重型金属部件沉入其中心并形成了铁和镍的核心,其被厚厚的硅酸盐岩石包围。由于“吸收” - 物质的凝聚和来自放射性元素的衰减的热量,地幔岩石变得更热并且更热。这允许金属和硅酸盐的分离在几十万百万内的地球内部发生。

早期月亮的解剖学。

在这个阶段,地球被山地袭击,这可能是火星的大小。伊希亚是希腊神话中的泰坦之一,以及月亮女神塞琳娜的母亲。在太阳系的早期,这类尸体都有很多。有些人从太阳系中排出,而其他人则被与其他机构的碰撞摧毁。然而,击中地球并导致从地球的地幔中弹出这种大量材料,月亮能够从中形成。在这种剧烈影响过程中,一大千公里的深层岩浆,形成了熔岩般的熔岩。今天,没有追踪这一碰撞的痕迹仍然存在。

来自月球的岩石和灰尘样本。

重建月球的形成是如何由此活动引发的,需要大量的想象力和创造力。两具体的碰撞,具有巨大的能量,也冒了来自地球早期地幔的大量岩石。这被弹出并在地球周围的灰尘中收集,然后重新组装形成岩石。“从这来看,月亮在短时间内形成,可能在短短几年,”DLR行星研究所研究所和该研究共同作者的行星物理系负责人解释道。

最古老的月亮岩石不够老

科学家在很大程度上达成了月球形成的历史。然而,他们没有能够迄今为止,由于六个阿波罗任务的宇航员和三个苏维埃伦机器人任务直接纪录了地球的天然卫星时代的月亮岩石都没有被带到地球上。来自DLR和Münster大学的研究人员已经确定月亮是使用新的间接方法形成的。“我们的计算表明,这是在地球形成的结束时最有可能发生的,”研究的第四次事件序列,Sabrina Schwinger表示。

最古老的月亮之一。

它不仅是在其早期青年中有岩浆海洋的地球。从吸收中获得的能量也导致了在月球上形成岩浆海洋。月亮几乎完全融化,与地球同样,岩浆海洋覆盖了1000公里。这种岩浆海洋迅速开始巩固并形成浮动,在表面的漂浮轻质晶体 - 它的“接口”具有寒冷的空间。但在这种绝缘地壳下,减慢了岩浆海洋的进一步冷却和凝固,月亮仍然熔化了很长时间。到目前为止,科学家无法确定岩浆海洋完全结晶需要多长时间,这就是为什么他们在最初形成的月亮时无法得出结论。

为了计算月球岩浆海洋的寿命,科学家们使用了一款新的计算机模型,这是第一次全面地考虑了岩浆凝固过程中涉及的过程。“模型的结果表明,月亮的岩浆海洋长期以来,近2亿年才能完全巩固到地幔岩石中,”Maxime Maurice说。“最高研究的时间表比计算得多,”Maxime Maurice博士论文研究和顾问的第二作者DLR同事尼古拉TOSI,这是这项澄清科学报告的基础。“旧模型给出了只有3500万年的凝固期。”

凝固模型揭示了月球和地球的年龄

要确定月亮的年龄,科学家必须进一步走一步。他们计算了在岩浆海洋凝固过程中形成的镁和铁富含硅酸盐矿物的组成如何随着时间的推移而变化。研究人员发现剩余的岩浆海洋的组成变化,因为凝固进展了。这一发现很重要,因为它允许作者将在月球上的不同类型的岩石中的形成联系到其岩浆海洋演变的某个阶段。“通过将月球岩石的测量成分与我们的模型的预测的组成进行比较,我们能够追溯海洋的演变回到其起点,月亮形成的时间,”萨布里娜解释说Schwinger。

地球上的月亮 - 行星演变的极端。

研究结果表明,月亮形成了44250.025±亿年前。月亮的确切年龄是与先前用铀 - 铅方法形成地球金属芯的年龄的显着协议,完成了地球形成的点。“这是月球时代的第一次可以直接与地球形成结束时发生的事件,即核心的形成,”来自大学地图集学院的Thlesten Kleine说Münster。

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参考:M. Maurice,N.Tosi,S. Schwinger,D. Breuer和T.Kleine,2020年7月10日,M. Maurice,N. Tosi,S. Schwinger,科学推进。
10.1126 / sciadv.aba8949.

该工作是在跨领域协作研究中心TRR 170'陆地行星迟到的积累的框架内进行的,并由陆地行星的亥姆霍兹年轻调查人员群体的早期动态进行了资助,由德国研究基金会和亥姆霍兹协会提供资金德国研究中心。