我們神秘的月亮

對月球起源的解釋一直是個問題。它太大了。我們太陽系中其他行星的衛星都沒有這么大：它超過了地球直徑的1/4。人們通常認為，其他行星已經俘獲了它們較小的衛星，而月球這樣的天體是不可能在運行過程中被捕獲的。1879年，查爾斯·達爾文之子、天文學家喬治·達爾文提出了一個不同的想法。他認為早期的地球旋轉得太快了，以至于土崩瓦解，把自己的一塊碎片濺射入太空。

這個想法一度很流行，但在20世紀初卻與行星動力學家的理論相悖，行星動力學家認為并不存在簡單的加和關系。要使地球向外的離心力超過朝內的向心力，并使之分裂，地球必須以一種令人難以置信的速度旋轉，大約每兩小時旋轉一次。

達爾文的想法已經被大碰撞假說或“大沖撞”所取代——一顆如同火星大小的物體以一定的傾斜角度撞擊地球（見圖1.1）。在早期太陽系混亂的碰撞物體中，人們完全有理由相信這期間可能產生巨大撞擊。

圖1.1　大碰撞創造了月球嗎？

然而，我們通過對阿波羅宇航員帶回的月球巖石的分析，可能對大碰撞的觀點產生懷疑。根據大碰撞假說，阿波羅號采集的月巖本應來自撞擊地球的物體，但分析表明，它們的氧、鉻、鉀和硅同位素與地球的沒有區別。此外，還有些被認為來自月球地殼的樣品中含有水。但根據大碰撞理論，碰撞之后產生的熱量熔融了巖石，把水蒸發掉了。

不過，對這個問題我們并非已經無能為力了。我們先不去管地球內部的一個天然核反應堆爆炸并將地球的一部分射向太空這種推測性的想法，進一步的模型顯示，又有一些碰撞假說對此提出了質疑。

加利福尼亞州芒廷維尤市地外文明搜索研究所的馬蒂亞·庫克和加利福尼亞大學戴維斯分校的薩拉·斯圖爾特研究發現，如果地球旋轉的速度比過去想象的更快，那么它噴射出月球所需的撞擊力就會減少。不需要像火星那么大的撞擊物，一個只有火星一半質量的撞擊物以更陡的角度撞擊地球就足矣，然后把自己埋在我們的地下深處。庫克和斯圖爾特的計算機模擬結果顯示，這樣的事件能夠提供足夠的能量，將一大塊地球巖石濺射到旋轉軌道上，從而使月球上的化學元素與地球的沒有區別。

科羅拉多州博爾德市西南研究院的行星科學家羅賓·肯納普提出了另一種“大碰撞假說”。她設想有兩顆行星，每顆的質量大約為地球的一半，緩慢相撞。在接下來融合的過程中孕育了我們的地球，而月球只不過由剩下的殘余物形成，從而確保月球和地球是用相同的原料造出來的。