從國際空間站上可以看到，月球正處于地球上方。
大約45億年前，一顆巨大的行星與尚未成形的地球發(fā)生碰撞，并創(chuàng)造出了月球。當時，地球是一個相當單調(diào)的地方，許多地球科學(xué)家都認為，熔巖偶爾會從地殼滲出，而地球更復(fù)雜的地質(zhì)特征才剛開始形成。
不過，根據(jù)一項新的模型，當時年輕的月球近距離繞著地球飛速旋轉(zhuǎn)，對我們尚處于胚胎期的家園產(chǎn)生了非常奇特的影響。
那時的月地距離是現(xiàn)在的1/30。新的計算發(fā)現(xiàn)，二者的近距離打破了地球和月球的軌道平衡。最終，這導(dǎo)致地球的旋轉(zhuǎn)速度加快，將地球拉伸成一個介于橄欖球和雙面飛盤之間的形狀。
彼時形狀怪異的地球經(jīng)歷著復(fù)雜的造山活動和劇烈的火山活動，這些地質(zhì)活動有可能產(chǎn)生各種復(fù)雜的巖石和礦物，甚至包括構(gòu)成地球大陸塊的巖石雛形。
加州理工學(xué)院的行星科學(xué)家、新研究的合作者之一Simon Lock稱：“在地球形成初期的幾千萬年間，地球是一個充滿活力的地方。那是一個與人們想象完全不同的世界。”
雖然新模型尚未經(jīng)過同行評審，但數(shù)個專家認為它有很多可取之處。地球曾在短時間內(nèi)形似土豆的觀點可能讓人覺得很奇怪，倫敦自然歷史博物館的行星科學(xué)教授Sara Russell說。不過，早期月球可能是塑造地球的最早地質(zhì)工程師之一。
“我以前從沒聽說過這樣的觀點，真是難以置信?！彼f。
一段漫長的時間
地球形成過程的歷史記錄在巖石上。不過，流動的空氣、冰和水會侵蝕古老的巖石，而深深的海溝則會破壞古老的地殼。所有這些地質(zhì)活動意味著地球的大部分地質(zhì)歷史都已被清除。我們對地球形成后不久的那段時期知之甚少，但地質(zhì)學(xué)家們常常認為，在相當長的一段時間里，地球比較沉悶：在霧蒙蒙的天空下，是一片死氣沉沉的巖石表面。
令人不解的是，在澳大利亞，科學(xué)家通過測量鋯石的放射性衰變，發(fā)現(xiàn)了一些幾乎堅不可摧的鋯石晶體，距今已有44億年歷史。這類礦物質(zhì)通常存在于化學(xué)構(gòu)成復(fù)雜的巖石中，比如花崗巖，對于當時地質(zhì)貧乏的地球如何創(chuàng)造出如此高級的礦物，科學(xué)家們從未達成過一致意見。
Lock認為，這或許月球有關(guān)。
月球出現(xiàn)于在地球形成后不久。一個行星大小的物體撞向地球，由此形成了一個近乎球形的天然衛(wèi)星。數(shù)據(jù)模擬表明，這個新伙伴離地球的距離比如今更近。這可能會對地球的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響，但之前的研究沒有考慮更廣泛的后果。出于好奇，Lock進行了模擬實驗，以觀察月球?qū)Φ厍蜃赞D(zhuǎn)的具體影響。
研究結(jié)果本應(yīng)在3月舉行的第51屆月球與行星科學(xué)會議上公布，但新冠疫情大流行導(dǎo)致原本計劃在德州召開的會議取消。研究結(jié)果表明，地球的這個伙伴是一個了不起的建筑師。
共同旋轉(zhuǎn)
地球和月球被引力鎖定在一起，根據(jù)物理定律，如果一個物體改變了行為，另一個物體也必須改變行為以保持平衡。角動量守恒定律意味著，當月球離地球很近時，地球的自轉(zhuǎn)速度更快，而當月球離地球較遠時，地球的自轉(zhuǎn)速度也會減慢。
在地球的熔巖海洋形成地殼雛形后不久，月球可能距離地球只有12800多公里，而如今的月球距離地球384000多公里。當時地球自轉(zhuǎn)速度非?？?，一天可能只有2.5小時。原本是球形的地球變成了近乎橢圓的形狀。
“我從沒想過早期地球可能會如此平坦的可能性，”德州大學(xué)達拉斯分校的板塊結(jié)構(gòu)學(xué)專家 Robert Stern說，他沒有參與這項研究。這聽起來可能很瘋狂，“但的確有道理，”他說。
今天，遙遠的月球牽引著地球上的海洋，形成了潮汐。那時候，月球的引力要大得多。根據(jù)新的模型，月球的引力產(chǎn)生了一大片巖石凸起，在地球被月球追逐的過程中繞著地球運轉(zhuǎn)。不過，這導(dǎo)致月球加速，打亂了月球與地球的“共舞”。為了恢復(fù)平衡，月亮開始偏離其旋轉(zhuǎn)的舞伴。
于是地球減緩了快速的旋轉(zhuǎn)。在這個過程中，地球在擠壓下不斷收縮，就像一個受到輕微擠壓的足球。地球赤道附近的巖石相互碰撞，開啟了一場“造山運動秀”。
在兩極附近，地殼被撕裂。地殼下面過熱的地幔從裂縫中涌出，隨著時間的推移不斷減壓和熔化，導(dǎo)致大量巖漿產(chǎn)生。Lock說，這“與今天地球大洋中脊發(fā)生的情況類似，只是速度更快”，也就意味著比通常非常慢的新地殼形成要快得多。
在這場混亂的地質(zhì)活動中，一些巨大的巖石可能被壓入地幔中。如果是這樣，這些巖石將為地球提供原料以“烹飪”高級礦物，比如地質(zhì)學(xué)家發(fā)現(xiàn)的44億年前的鋯石。如果這些鋯石確實屬于花崗巖，那么它們就代表著地球的首次嘗試：創(chuàng)造構(gòu)成我們今天生活的大部分陸地的大陸巖石。
一個陌生的世界
Stern說，有關(guān)地球早期歷史的討論主要由地質(zhì)學(xué)家主導(dǎo)，而不是行星科學(xué)家。不過，他補充說，“當新團體做出貢獻的時候，往往會獲得有趣的發(fā)現(xiàn)?！边@種新方法 “絕對不是老一套”。
月球在塑造早期地球的過程中發(fā)揮了作用，這是完全有可能的，北卡羅萊納州立大學(xué)的行星地質(zhì)學(xué)家Paul Byrne說，他沒有參與新研究。不過，他補充說，月球可能不是對地球產(chǎn)生影響的唯一建筑師。早期的地球內(nèi)部溫度是現(xiàn)在的三倍，不管有沒有月亮的幫助，這些熱量都能推動地表產(chǎn)生各種變化。
由于地球早已將其遙遠的地質(zhì)歷史掩埋了起來，月球?qū)Φ厍蛟缙诘木薮笥绊憣⒑茈y被證明。Russell說，無論這個模型是對是錯，如果我們把年輕的地球看作是一個陌生的世界，而不是我們今天所認識的家園，那么就一定會幫助我們更好地理解地球的早期歷史。
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