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同位素证据证实地球和月球的相互关联的过去

同位素证据证实地球和月球的相互关联的过去

发布时间:2018-05-16    浏览量:6

em一项新发表的研究为科学家们进一步了解了地球和月球之间亲密的家族关系提供了又一步。 / em

马里兰州学院公园 - 马里兰大学的科学家是第一个使用月球和地球的“指纹”确认月球形成的公认模型的人。这些结果表明,大地球对地球的剧烈冲击造成了巨大而均匀的碎片云,在沉降和形成月球之前,它们会彻底混合。

30年来,行星科学家一直认为,在我们的太阳系形成之后的最初1.5亿年内,当一个与火星大小相当的巨大物体撞击并与地球合并时,月球形成,将巨大的岩石和碎片喷入太空。尽管当观察月球的大小和它在地球周围轨道的物理情况时,这种情况是有意义的,但是当比较月球和地球的同位素组成时,事情就开始发生了变化 - 与DNA“指纹”的地质等价物 - 进行了比较。具体来说,地球和月球太相似了。

长久以来,月球应该携带与地球合并的异物的同位素“指纹”,科学家命名为Theia。由于Theia来自太阳系其他地方,它可能与早期地球有很大不同的同位素指纹。

“问题在于地球和月球的同位素指纹非常相似,这表明它们最终都是由太阳系历史上早期收集的相同物质形成的,”UMD地质学教授Richard Walker说。和研究的合着者。 “这是令人惊讶的,因为创造月球的火星大小的身体预计会非常不同。所以难题是地球和月球不应该像他们那样相似。“

现在,UMD科学家们已经产生了一种新的同位素指纹图谱,它通过将目前在月球和地球上存在的钨同位素归零,从而提供了一个难题。结果表明,Theia对早期地球的影响非常激烈,在沉降和形成月球之前,由此产生的碎片云会发生彻底混合。这些发现出现在2015年4月8日的在线版“自然”杂志上。

为了弄清楚一个解释,沃克和他的团队在太阳系早期的历史中看到了另一个有据可查的现象。有证据表明,地球和月球在主要撞击后都会收集到更多的物质,而地球则会收集到更多的碎片和尘埃。这种新材料含有大量的钨,但其中相对较少的是一种称为钨-182的较轻同位素。将这两个观测结合在一起,可以预测地球的Tungsten-182会比月球少。

果然,当比较月球和地球的岩石时,沃克和他的团队发现月球的钨-182比例略高。但关键在于多少。

沃克说:“地球和月球之间的钨同位素组成差异很小但很显着,完全符合地球和月球在撞击后收集的不同物质量。 “这意味着,在月球形成之后,它与地球的地幔具有完全相同的同位素组成。”

这一发现支持这样的观点,即在月球凝聚并冷却之前,由撞击产生的物质(后来形成月球)必须彻底混合在一起。这将解释同位素指纹的总体相似性和钨-182的轻微差异。

它也在很大程度上排除了这样一种观点:火星大小的身体具有相似的组成,或者说月球是由预冲击地球中包含的材料形成的。在这两种情况下,钨-182与撞击后月球和地球收集的材料数量之间的这种完美关系是不太可能的。

沃克说:“这个结果让我们更加了解了地球和月球之间亲密的亲密关系。” “我们仍然需要弄清细节,但很明显,我们早期的太阳系是一个非常暴力的地方。”

除Walker外,研究作者还包括UMD地质学高级研究科学家Igor Puchtel和前UMD地质博士后研究员Mathieu Touboul,现在在法国里昂高等师范学院。

出版物:Mathieu Touboul等人,“对地球和月球不成比例地晚增生的钨同位素证据”,自然(2015年); DOI:10.1038 / nature14355

来源:马里兰大学

图片:NASA / JPL-Caltech

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