模擬表明月球可能在幾個小時內形成

人們認為，月球是由地球與一個大天體碰撞而被噴射到太空中的物質出現的。對那場古老災難的新的詳細模擬表明，這個過程可能不會超過幾個小時。

根據現代概念，月球形成於大約 45 億年前，是年輕地球與原行星 Theia 碰撞的結果，原行星 Theia 的大小達到了今天的火星。撞擊將兩個天體的物質提升並混合，其中一部分最終進入近地軌道並逐漸放下衛星。然而，新的模擬表明，這個過程可以發生得更快——實際上只需幾個小時。達勒姆大學的科學家在《天體物理學雜誌快報》上發表的一篇文章中對此進行了描述。

月球土壤樣品的同位素組成與地球接近。這表明衛星的地殼主要由地球上層的物質形成。從已故的 Theia 身上，Luna 得到了一小部分，儘管她的遺體可能保存在腸道的更深處。此外，撞擊應該將物質拋到遠遠超出羅氏極限的地方，低於這個極限，月球就會被地球引力場的潮汐力摧毀，甚至在它有時間形成之前。現有的碰撞場景很難解釋這兩個事實。

因此，Jacob Kegerreis 和他的同事使用了新的 SWIFT 模型，這使他們能夠模擬大量物質發生的複雜的引力和流體動力學過程。對於計算，科學家們使用了 COSMA 超級計算機，它模擬了數百種碰撞選項：在不同的角度、不同的速度和兩個天體的旋轉。模擬解析度達到 1 億個粒子，比平時高出幾個數量級。

研究表明，由於地球和忒伊亞的碰撞，兩團噴射物質出現在軌道上。較大的那顆的引力可以迅速將較小的那顆推入一個更遙遠、更穩定的軌道。他自己跌破了羅氏極限，被摧毀了。整個過程耗時數小時，最終形成了具有所有主要特徵的月球，包括寬闊的軌道、主要由地球物質組成的薄地殼和部分熔融的內部。

為了驗證這些結論，將允許分析不是從表面而是從衛星深處獲得的月球物質樣本。這是NASA Artemis 計划下正在準備的未來任務所面臨的挑戰。「我們對月球的外觀了解得越多，我們就越能更好地了解地球的演化，」這項新工作的作者之一文森特·埃克教授說。「它們的歷史緊密相連，並且可能反映在其他行星的歷史中，這些行星因類似或完全不同的碰撞而發生深刻變化。」