按照新理论,2.8小时后,两个月球合二为一。(t为时间,h为小时)
文_ 水无月
一直以来,地球在我们眼里都是个孤独的星球,陪伴它的只有一个不长毛的月球。虽然比一颗卫星都没有的冥王星和金星要强,但小邻居火星都有两颗卫星,更别提木星(60颗卫星)和土星(53颗卫星),难免让人沮丧。
然而,一篇2011年8月发表于《自然》期刊的文章为地球唤回了些许往日荣光:44亿年前,地球身边曾有两个月亮,一大一小。后来小月亮被大月亮吞并了,合二为一。
这篇文章的作者,美国加州大学天文学家艾瑞克·阿斯伏格和瑞士伯尔尼大学的碰撞建模者马丁·祖西,是在研究月球表面的不对称性时得出这一推断的。
月亮的双面性一直让天文学界充满疑惑:它面向地球的那一面平滑而辽阔,只有低缓起伏的山丘。而上世纪60年代时,空间探测器首次绕到背面,却发现它阴暗的一面坑坑洼洼,布满了高低不平的山峦和坑洞。
更有趣的是,它背面的表壳比正面的要厚50公里,而正面的表层相比起背面,蕴含的钾、磷和稀土元素混合物——通常被叫做KREEP(克里普矿物)——要丰富得多,似乎当月球的熔岩冷却时,全都被堆积到了正面。
主流的解释是,来自地球的重力潮汐造成了月球的两面不平衡。但阿斯伏格和祖西却有另一种想法:“月球坑坑洼洼背面的罪魁祸首,是一个巨大的外来撞击物。但那不是坠落的变形金刚,而是很久之前曾存在的另一颗小月球。”
他们专门建造了一个模拟程序,用来复原当时的过程:
这一切都发生在44亿年前。当一个火星大小的原行星撞上地球时,四处喷射的宇宙碎屑聚集成了许多小卫星,包括大小月亮。大月亮成功地把其他卫星都逐出了自己的领地,只剩一个小的,大概只有大月亮的三十分之一体积,直径1000公里。它正好卡在大月亮和地球之间的拉格朗日平衡点。于是,两者共用一个运行轨道,彼此跟地球维持着60度的夹角,相安无事地漫步在太空中。
然而,地球的重力潮汐不断地将两个月亮往外推,渐渐地,当它们外移到如今月亮和地球距离的三分之一处时(用了起码几百万年),这个三角平衡被打破了,来自太阳的重力开始发挥作用。“小月亮无法再待在原来的位置上。由于处在同一个轨道,它被不由自主地推向了大月球,直直撞了进去。”
但这个奇观发生得非常缓慢。“如果你打算好好观赏的话,估计得准备很大一桶爆米花。因为整个过程持续的时间有好几个小时。”阿斯伏格说。
根据电脑程序的模拟图,小月亮并没有像一颗子弹一样射入大月亮,而是缓缓地冲击,其力量只够在月球表面形成只有自己五分之一直径大的坑。小月亮的其余部分,则被重力挤压成了薄薄的一大片,看起来就像扔在月亮脸上的一块大披萨。
“当撞击发生时,大月球本身正从热溶解状态慢慢冷却,薄薄的外壳下涌动着岩浆海洋。来自小月亮的冲击力和碎屑,将流动的岩浆挤压到了球体的另一面,从而形成了面对我们的那些低缓起伏的岩石层。”
面对这个大胆的新推论,许多天文学家很感兴趣,但也持有保留意见。美国休斯顿月球和行星研究所的天文学家保罗·斯普蒂斯认为:“这条理论无疑提供了许多值得讨论的点。但要证明一个假设是对的,需要进行非常仔细的论证,我暂时保留怀疑态度。”
最好的论证方法是,将月球背面的矿物进行信号侦查并收集分析。但目前还没有针对这个的勘探项目。不过,美国国家航空航天局(NASA)的月球勘测轨道器(LRO)一直在围绕月球,也许可以收集到一些有用的信息。
更好的消息是,今年9月,另一个名为GRAIL的月球探测器也将被送上太空。它由一前一后两个探测器组成,会不断变换彼此的距离,以精确地测量月球不同地区的重力变化。这将帮助科学家们更好地分析月球的地质构成,再结合LRO发回的数据,便能对阿斯伏格和祖西的理论做一个论证了。