科學家用計算機模擬確定月球形成所需的條件

由于月球對地球上的生命如此重要，科學家推測，月球可能是其他行星上孕育生命的一個潛在的有利特征。大多數行星都有衛星，但地球的衛星與眾不同，因為它與地球的大小相比很大，月球的半徑大于地球半徑的四分之一，比大多數衛星與行星的比例大得多。

羅切斯特大學地球和環境科學助理教授Miki Nakajima認為這一區別很重要。在她領導的發表在《自然通訊》上的一項新研究中，她和她在東京理工學院和亞利桑那大學的同事們研究了月球的形成，并得出結論，只有某些類型的行星才能形成相對于其宿主行星而言較大的衛星。

許多科學家歷來認為，地球的大衛星是由原地球，處于早期發展階段的地球大約在45億年前與一個大型的、火星大小的撞擊體之間碰撞產生的。這次碰撞導致地球周圍形成了一個部分汽化的圓盤，最終形成了月球。

為了找出其他行星是否能形成類似的大衛星，研究人員在計算機上進行了撞擊模擬，其中有一些假設的類似地球的巖石行星和不同質量的冰雪行星。他們希望確定模擬的撞擊是否會導致部分汽化的圓盤，就像形成地球衛星的圓盤。

研究人員發現，大于地球質量六倍（6M）的巖質行星和大于一個地球質量（1M）的冰質行星會產生完全蒸發的盤，而不是部分蒸發的盤，這些完全蒸發的盤不能夠形成零星的大衛星。研究人員發現，如果行星的質量太大，這些撞擊會產生完全氣化的盤，因為大質量行星之間的撞擊通常比小行星之間的撞擊能量更大。

在導致汽化盤的撞擊之后，隨著時間的推移，汽化盤會冷卻，液態小月球，一種月球的構件會出現。在一個完全汽化的圓盤中，圓盤中不斷增長的小月球經歷了來自汽化的強大氣體阻力，非常迅速地落到行星上。相反，如果圓盤只是部分汽化，小月球就不會感受到如此強大的氣體阻力。

因此，研究人員得出結論，一個完全汽化的圓盤不能夠形成零星的大衛星，行星的質量需要小于研究人員確定的那些閾值，才能產生這樣的衛星。研究人員列出的限制條件對于調查我們宇宙的天文學家來說非常重要；研究人員已經探測到了數以千計的系外行星和可能的系外行星，但是還沒有明確發現一個圍繞太陽系外行星運行的衛星。這項研究可能會給他們一個更好的想法，讓他們知道該去哪里尋找可能存在的系外衛星。