月球上的水引发关于其起源故事的问题

admin 2018-05-14

这是一个很小的水可以做出的差异。

月球形成于大约44亿至45亿年前,当时一个物体与仍在形成的原地相撞。这种影响创造了一个热的和部分蒸发的材料盘,围绕婴儿星球旋转,最终冷却并积聚到月球中。

多年来,科学家们认为,在碰撞后,氢从水分子中解离出来,氢和其他具有低沸点的元素,即所谓的“挥发性元素”从盘中逸出,并且失去了空间。这将导致一个干燥而不稳定的元素耗尽的月球,这似乎与之前对月球样本的分析一致。

但正在进行的关于月球化学的研究表明,它可能比最初想象的更潮湿,这引发了关于这个起源故事某些方面的问题。


em视频模拟显示月球形成的典范模型,其中原型地球被4.4之间的火星大小物体击中。和45亿年前。视频及以上屏幕截图均由Miki Nakajima和Dave Stevenson提供。 < / EM>

“这仍然是一个非常活跃的研究领域,因此科学家,包括我们的陆地磁学部门的科学家Erik Hauri以及其他许多卡内基同事和校友,都在研究有多少水存在于月亮。考虑到我们对于月球水的历史和分布知识有限,这是一个非常重要和具有挑战性的问题,“卡内基的中岛美智与加州理工学院的戴夫史蒂文森一起着手确定当时的月球形成理论是否需要根据最近较高的月球含水量估计值进行调整。

该作品由地球和行星科学快报出版。

他们创建了详细的模型,以确定现有的月球形成碰撞理论是否可以解释仍然耗尽其他挥发性元素(如钾和钠)的湿月球。

他们模拟了月球形成盘的不同温度条件和水丰度。在较高的温度下,它们的盘由硅酸盐蒸气占优势,硅酸盐蒸汽源自原地球和冲击器的幔层蒸发,其中相对较少量的氢离解水。在较低的温度下,它们的盘由水支配,在这个温度范围内氢不会脱离,从而使其逃逸机制非常低效。

“好消息是,我们的模型表明,观测潮湿的月亮并非与巨大的影响来源不相容,”中岛解释说。

然而,这也意味着科学家需要提出其他的解释,说明为什么月球缺乏钾,钠和其他挥发性元素。其他可能性存在,例如光盘中的挥发性元素落入地球而不是逃离或成为月球地层的一部分。或者它们可能是月球的一部分,当它从碰撞后的磁盘首次增加时,但后来丢失了。

这项工作得到美国宇航局总部根据美国宇航局地球和空间科学奖学金计划津贴NNX14AP26H和卡内基DTM博士后奖学金的支持。

出版物:Miki Nakajima和David J.Stevenson,“从月球形成的磁盘的低效挥发损失:调和巨大撞击假说和潮湿的月球”,地球与行星科学快报,第487卷,2018年4月1日,第117-126页; DOI:10.1016 / j.epsl.2018.01.026

资料来源:卡内基科学研究所Miki Nakajima


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