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月球来自太平洋?

假如今天还是1936年,你去收听美国教育部的儿童电台节目,你就会听到:

老师:“你听说过月亮从前是在今天太平洋的位置上吗?很久很久,大概在十亿多年前,那时候地球还很年轻,地球和太阳间发生了个故事。我们最有学问的科学家告诉我们说,那时候的地球就像个活泼的少女,围着王子般的太阳跳舞,还迷上了太阳,成了他的新娘。可是,太阳的吸引力在地球表面掀起了大潮,一大块突出的山峰因此离开了地球,因为冲力太大再也回不到地球了——月亮,就是这样产生的。”

学生:“哇!这太棒了!”

这里说的“最有学问的科学家”,就是乔治·达尔文(George Darwin,1845—1912),著名生物学家查尔斯·达尔文(Charles Darwin,1809—1882)的儿子。查尔斯·达尔文可能因为和表姐近亲结婚,十个孩子三个夭折、好几个有病。其中次子乔治·达尔文是位出色的天文学家,当过英国皇家天文学会会长,他研究的重点是用地球物理的理论研究日-地-月系统的演化。1878年,他在讨论地球-月球系统潮汐摩擦关系时提出假说:月球是地球还在熔融状态时,被太阳的引力拉出来的。

这就是乔治·达尔文的月球成因假说:早年的地球旋转太快,结果被太阳的引力揪出一大块,形成了月亮(图1.4左)。4年之后,著名英国地质学家费舍尔(Osmond Fisher)出来支持,他进一步推论,说太平洋就是月球被甩出去时留下的伤疤。于是“达尔文-费舍尔月球成因假说”在 20世纪早期风靡一时。本节开头那个 1936 年美国电台广播的儿童教育节目,说的就是这“月球甩出论”的假说。

图1.4 月球成因的假说。左:乔治·达尔文的月球甩出成因说。右:现在的月球撞击成因说:a.星胚撞击地球;b.熔融产生岩浆盘;c.岩浆盘冷凝形成月球

这假说对不对呢?要说科学上的假说,历来是证据越少假说越多,月球成因就是这样。除了达尔文-费舍尔“甩出论”的假设之外,还有人提出月球是被地球俘虏来的“捕获假说”,月球和地球一道产生的“共生假说”,等等。猜想尽管猜想,关键在于证据。可这要等到 1970 年代,阿波罗飞船登月采回月岩样品,大洋钻探计划取上了太平洋底的大洋地壳样品,方才真相大白:月球和地球一样老,都是 40 多亿年的高龄,而太平洋底最老的洋壳不过两亿多年,把月球成因归给太平洋实在过于勉强。

阿波罗探月,不但确定了月球的年龄,还揭示了月球的成因机制。月球表面布满着陨石坑,但是陨石坑的基底是月球形成时的月壳。阿波罗探月带回来的月壳里有斜长石,斜长石是硅酸盐里密度低的矿物,因此只有一种解释:月球形成时出现过岩浆海。在岩浆海里较轻的斜长石上浮,构成现在月球上的高原;而较重的橄榄石和辉石,则下沉成为月球的月幔。

这种岩浆海就像炼钢的钢水,当初在早期地球上也出现过。由此推断:月球是撞出来的(图 1.4右)。当太阳系形成还不到一亿年的时候,一颗火星大小的星胚斜向撞击地球,产生的高温使得地球表层连同星胚都一起熔融,产生了围绕地球的岩浆盘,岩浆盘里的硅酸盐一部分返回地球,一部分形成月球,所以地球和月球年龄几乎是相同的。 lnpf33JQuBMmxzxqLuDmPWqVGIJxbcb73HcE1ZO96um5ahYjoBFeuvdRQi9EtwpJ

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