约45亿年前,一颗火星大小的原行星撞上年轻地球。

它叫忒伊亚。传统解释认为,它被撞碎后围成一圈碎屑,月球再从碎屑中慢慢长出来。

但一组新模拟给出了更猛烈的版本:撞击后大约5小时,一个近乎完整的月体已经进入轨道。

真正改变结局的,不是更大的撞击,而是旧模型常被忽略的岩石强度。

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忒伊亚撞击年轻地球的艺术想象图,并非真实影像。

5小时,到底快在哪

研究团队使用了光滑粒子流体动力学模拟。简单说,就是把两颗行星切成大量计算粒子,追踪它们的温度、速度和变形。

当研究人员沿用经典撞击参数,再加入真实材料强度时,结果变了。

在其中一组模拟里,忒伊亚没有只留下一圈碎屑。撞击约5小时后,一个连成整体的大月体被留在地球附近。

这不等于今天的月球5小时就全部完成。冷却、分层、结壳和轨道演化,还会持续很久。

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上图忽略材料强度,留下碎屑盘;下图计入强度后,出现较完整的月体。

旧模型漏掉了什么

过去,把地球和忒伊亚近似成流体并不荒唐。撞击能熔化、汽化大量岩石,深处的压力也远高于岩石自身强度。

问题出在外层。忒伊亚外部数百公里承受的压力较低,岩石还能抵抗一部分拉扯和剪切。

这点阻力足以改变动量如何传递,也能决定物质是散成盘,还是保留成一个大块。

温度同样关键。热岩石通常更软,冷岩石通常更强,但结果并不是简单的“越冷越完整”。

公开模拟比较了约400、800和2000K三组起始表面温度。三组演化明显分叉,说明强度不是一个简单开关。

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三组模拟展示撞击后0.5、5、12和24小时的变化,温度会改写最终路径。

真正的新意,不只是“5小时”

早在2022年,高分辨率模拟就曾得到“数小时直接成月”的结果。

这项研究又推进了一步:温度相关的材料强度,可能决定完整月体与碎屑盘两条路径。

原行星会随年龄增长而冷却。若能从月球挥发物等线索反推当时的热状态,就可能缩小那次巨撞发生的时间范围。

不过,这仍是模型推论,不是对45亿年前现场的直接观测。

最大谜题,依然没有解开

地球和月球的成分异常相似。如果月球主要来自忒伊亚,它为何像地球多过像一颗外来行星?

新模拟没有回答这个难题。一种可能是忒伊亚与地球本就在太阳系相近区域形成,原料天然相似。

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今天的月球近侧与远侧差异明显,形成模型最终还要解释它漫长的地质演化。

所以,“5小时”很震撼,却不是月球起源的最终答案。

它更像一次提醒:少算一种岩石性质,整颗月球的诞生剧本都可能不同。

如果新样品发现更多挥发物,你会更支持“快速形成”,还是传统碎屑盘模型?