忒伊亚(Theia)是“月球大碰撞假说”中的行星名。
1945年,雷金纳德·戴利(Reginald Daly)在分析月球形成理论时,提出月球是由另一个物体撞向
地球后,将地球撞碎一部分后形成的。1974年,威廉·哈特曼(William Hartmann)和唐纳德·戴维斯(Donald Davis)重新提出并讨论了雷金纳德·戴利的理论,将之发展为月球大碰撞假说。月球大碰撞假说认为,一颗被命名为忒伊亚的行星,以非常大的角度和力量撞击地球,使得忒伊亚和地球的一部分被抛入太空。忒伊亚的一部分,包括它的铁核,留在了熔融的地球上,并下沉成为
地核的一部分。来自这两颗
行星的碎片则混合进入了绕
地球的轨道,并在一个过程中合并成月球。
忒伊亚被认为与火星的大小相似,其运行轨道则与早期的地球相同。不过,科学家并未在地球上找到任何确凿的证据来证明,存在有忒伊亚与地球大碰撞的证据。
研究历程
1898年,
乔治·达尔文(George Darwin)首次提出月球裂变说,他认为,在年轻行星快速旋转的
离心力作用下,一块早期熔化的地球碎片被抛入太空,从而形成了月球。
1945年,雷金纳德·戴利(Reginald Daly)在审视达尔文的理论时,提出了不同观点,他认为,不是
地球把自己的一部分抛出去成为月球,而是另一个物体撞向了地球,并把地球的一部分撞碎。
1974年,威廉·哈特曼(William Hartmann)和唐纳德·戴维斯(Donald Davis)重新提出并讨论了雷金纳德·戴利的理论,之后,将该理论发展为月球大碰撞假说。该理论认为,一颗被命名为忒伊亚的
行星,以非常大的角度和力量撞击地球,使得忒伊亚和地球的一部分被抛入太空。忒伊亚的一部分,包括它的铁核,留在了熔融的地球上,并下沉成为
地核的一部分。与此同时,来自这两颗行星的碎片混合进入了绕
地球的轨道,并在一个过程中合并成月球,整个过程可能只花了1个月,也可能花了1个世纪。该理论可以很好地解释月球和地球的相对组成以及月球的
角动量。
2023年11月,
学术期刊《
自然》发表的一篇基于
计算机模拟的行星科学论文表明,约45亿年前古代行星忒伊亚和原始地球间的巨大撞击可能塑造了地球
地幔的不同区域。该研究推测,忒伊亚和原始地球间的巨大撞击,令忒伊亚的残骸深埋于地球地幔之中,这项研究发现或改进人们对地球和月球形成的理解。
大碰撞假说
背景
太阳系形成之初,在非常靠近太阳的轨道上曾形成过一些大大小小的
行星。这样的行星、微行星反复互相碰撞、
吸积、形成了更大的行星。
地球附近也曾形成了
火星大小的行星,但有天发生了与原始地球碰撞的事件,那颗行星在大碰撞假说中,被暂时被命名为忒伊亚(Theia)。忒伊亚被认为与火星的大小相似,其运行轨道则与早期的地球相同。
引力作用将忒伊亚和地球吸引到一起,并最终发生了巨大的碰撞,创造了后来的地球和月球。
经过
根据测算,地球与忒伊亚的碰撞是从斜上方"擦过"的,而不是从正面撞击。虽然忒伊亚完全崩毁了,但是地球也不是完好无损的,它的构成物质像被削掉一样抛向了
宇宙。
地球一度曾从诞生时灼热的胶着状态凝固成固体,而那次撞击再一次熔化了形成固体表面的地球。散落在宇宙空间中忒伊亚的碎片以及被削掉的地球
地幔、
地壳的一部分被地球的引力吸引,再次回到地球。飞散的碎片一小部分完全摆脱地球的
引力散落到
太阳系中,但是大部分还是留在了环绕地球的轨道上,月球便是诞生于这些物质。就这样,月球和地球成了同时拥有来自原始地球和忒伊亚的物质的
天体。
意义
月球大碰撞假说不仅能够清楚地解释月球的起源,还能解释构成物质相近的缘由,而且通过基于该学说的模拟实验也能很好地说明为什么地轴
转轴倾角为23.43度。
证据
科学家并未在
地球上找到任何确凿的证据来证明,存在有忒伊亚与地球大碰撞的证据。“大碰撞假说”仍然是假说的状态。
理论质疑
2012年4月,
芝加哥大学地球物理学副教授尼古拉·道菲斯(Nicolas Dauphas)在《科学》杂志
地球科学分册上发表论文,该论文指出,通过对20世纪70年代
阿波罗计划期间收集的月壤样本进行的分析研究显示,被主流科学界所接受的,月球大碰撞理论可能是错误的。
根据大碰撞假说,
计算机模拟认为月球诞生的“母体”来源应当是两颗星球,即
地球和另一颗
火星大小的,被称之为“忒伊亚”的星球。然而尼古拉·道菲斯等学者在研究对比月球,地球和陨星体中的钛含量后发现,月球的物质组成应当仅仅源自地球。研究小组基于钛
同位素分析进行了相关研究,所谓同位素是指质子数相同,但是
原子核中的
中子数量存在差异的原子。之所以选取钛元素作为此项研究的对象,是因为这一元素非常耐高温。这就意味着当遭受极端高温环境时,它仍将倾向于保持固态或熔融状态,而不会变成气体形态逃逸。钛元素同时还保留着在
太阳诞生之前的无数次
超新星爆发中产生的不同同位素特征。这些爆发事件将具有轻微差异的钛同位素撒入太空之中。
太阳系中不同的
天体在相互碰撞中获得不同的
同位素特征,这让科学家们得以追踪月球物质的真正起源。
相关文化
忒伊亚是希腊神话中
塞勒涅塞勒涅的母亲,“大碰撞假说”认为是一颗撞向
地球的星体与地球发生碰撞才形成了月球,因此,用“忒伊亚”来命名该星体。