自古以來(lái)，月亮就是文人雅士寄情的對(duì)象，有關(guān)月亮的佳句不勝枚舉。比如詩(shī)仙李白的《古朗月行》：“小時(shí)不識(shí)月，呼作白玉盤；又疑瑤臺(tái)鏡，飛在青云端”描寫(xiě)的是詩(shī)人兒童時(shí)期對(duì)月亮稚氣的認(rèn)識(shí)，以“白玉盤”、“瑤臺(tái)鏡”比喻，生動(dòng)地表現(xiàn)出了月亮的形狀和月光的皎潔。有趣之余也引發(fā)了人們對(duì)月亮的迷思：月亮是怎么來(lái)的？它和我們地球是什么關(guān)系呢？

1968年首次載人繞月的阿波羅8號(hào)拍攝到“地出”（Earthrise，在太空看地球從月球表面緩緩上升的景象）? 圖源：NASA

月球，古稱太陰，是地球唯一的一顆天然衛(wèi)星，直徑約3474公里，略大于地球的1/4，月球表面上的重力加速度差不多相當(dāng)于地球表面的1/6（舉例來(lái)說(shuō)，如果你在地球上是100斤，在月球上就只有16斤多）。就自身與繞行行星的體積比來(lái)說(shuō)，月球與地球的比值無(wú)疑是太陽(yáng)系中最大的，幾乎大到可以被認(rèn)為是地球的孿生行星。月球質(zhì)量是地球質(zhì)量的1/81，而太陽(yáng)系里其他衛(wèi)星的質(zhì)量則小于其繞行行星的1/4000。

關(guān)于月球的起源，主要有四種假說(shuō)，即分裂說(shuō)、俘獲說(shuō)、共吸積說(shuō)以及大碰撞說(shuō)。

分裂說(shuō)（The Fission Theory）

分裂說(shuō)認(rèn)為，在太陽(yáng)系早期，原始地球的自轉(zhuǎn)速度非常快，以至于表面的一部分物質(zhì)分裂出去形成月球，甚至曾有人認(rèn)為太平洋盆地最可能是月球分裂出去的地方。目前，大多數(shù)科學(xué)家不相信分裂說(shuō)，認(rèn)為原始地球自轉(zhuǎn)的速度很難快到足以噴出一大團(tuán)巖石出去形成月球，一方面原始地球在增生過(guò)程中，只有非常小的概率才能達(dá)到這么快的自轉(zhuǎn)速度；另一方面，如果早期地球的自轉(zhuǎn)速度能達(dá)到裂解的程度，意味著地-月系統(tǒng)攜帶了過(guò)量的角動(dòng)量，目前科學(xué)家找不到一種機(jī)制可以使得后來(lái)的地球慢下來(lái)。

關(guān)于月球起源的分裂說(shuō)示意圖[1]

捕獲說(shuō)（The Capture Theory）

捕獲說(shuō)認(rèn)為，月球在別處形成，后來(lái)被地球引力場(chǎng)捕獲，成為地球的一顆衛(wèi)星。其實(shí)以這種方式形成的衛(wèi)星比較常見(jiàn)，比如火星的兩顆衛(wèi)星福波斯（Phobos）和得摩斯（Deimos）就被認(rèn)為是火星捕獲來(lái)的小行星。捕獲說(shuō)最大的缺陷是無(wú)法解釋為什么地球和月球具有相似的地球化學(xué)性質(zhì)，比如地球和月球幾乎具有一致的氧同位素成分。捕獲說(shuō)另外無(wú)法解釋的是月球非常缺乏中等揮發(fā)性元素，同時(shí)月球只有很小的金屬核。如果月球在被地球捕獲以前是一顆正常的小行星，那么它應(yīng)該具有一個(gè)更大的金屬核，并且不會(huì)這么貧揮發(fā)份。

月球和地球具有一致的氧同位素成分。橫縱坐標(biāo)是相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)平均海洋水SMOW的氧同位素比值 ? 圖源：改自網(wǎng)絡(luò)

共吸積說(shuō)（The Co-accretion Theory）

共吸積說(shuō)認(rèn)為，月球和地球是原始太陽(yáng)星云里同一星云區(qū)域里的氣體和塵埃冷凝出來(lái)的。這一理論可以解釋地球和月球之間的同位素相似性，但是無(wú)法解釋地-月系統(tǒng)的高角動(dòng)量，也無(wú)法解釋為什么月球具有一個(gè)較小的鐵核，導(dǎo)致月球的平均密度比地球低很多（月球: 3.3g/cm3 VS. 地球: 5.5g/cm3），更無(wú)法解釋月球的中等揮發(fā)性元素（如鉀、鋅、銣、銅等）為什么相對(duì)地球強(qiáng)烈虧損。共吸積說(shuō)也難以解釋為什么月球會(huì)經(jīng)歷了全月熔融的巖漿洋過(guò)程，因?yàn)楣参e說(shuō)難以提供這么多的熱量。

關(guān)于月球起源的共吸積說(shuō)示意圖 ? 圖源：網(wǎng)絡(luò)

大碰撞說(shuō)（Giant Impact Theory）

目前科學(xué)界最廣泛接受的是大碰撞說(shuō)，該理論認(rèn)為，大約45億年前，在地球誕生的最初階段，一顆約火星大小名為忒伊亞（Theia，意為神話中月神的母親）的星子與原始地球發(fā)生了猛烈的碰撞，碰撞拋出的碎片在地球軌道附近重新融合冷凝形成了現(xiàn)在的月球。

關(guān)于月球起源的大碰撞說(shuō)示意圖 ? 圖源：改自網(wǎng)絡(luò)

支持大碰撞理論的主要證據(jù)有：

月球公轉(zhuǎn)和地球自轉(zhuǎn)方向相同；

月球的同位素組成（如氧、鈦、鉻和鎢等）和地球高度一致，與其他行星明顯不同；

大部分月殼由斜長(zhǎng)巖組成，這表示月球曾經(jīng)擁有全球巖漿洋，發(fā)生了分異結(jié)晶（請(qǐng)想象當(dāng)時(shí)的月球是一個(gè)熔融的火球，逐漸冷卻固結(jié)下來(lái)）；

月球虧損揮發(fā)性元素和輕元素，推斷這些元素在極端高溫條件下因氣化而逃逸了；

月球內(nèi)部擁有較小的鐵核且月球平均密度比地球低，因此月球可能是由碰撞后拋射出去的“較輕”的物質(zhì)融合形成的，撞擊體“較重”的核心下沉與地球的核心合并，成為了現(xiàn)在的地球核心。

盡管大碰撞理論也面臨著一些質(zhì)疑和挑戰(zhàn)，出現(xiàn)了所謂的“同位素危機(jī)”（根據(jù)經(jīng)典碰撞模型，形成月球的72%-88%物質(zhì)來(lái)源于碰撞體Theia，它與地球的氧同位素完全一致的概率很低，這與目前的月球觀測(cè)事實(shí)相悖），但這個(gè)理論是目前能解釋最多月球觀測(cè)事實(shí)的假說(shuō)，也是科學(xué)界現(xiàn)在最主流的月球誕生理論。同時(shí)也出現(xiàn)了一些修正后的大碰撞理論或者與大碰撞理論相關(guān)的模型如核-核融合大碰撞模型、星巢模型、撞擊-逃逸模型、撞擊再平衡模型、高速冰質(zhì)類冥行星撞擊模型、多次撞擊成月模型以及原地球高旋轉(zhuǎn)撞擊模型等。

各假說(shuō)與觀測(cè)事實(shí)的吻合度[7]

因此，月球既不是地球的“孩子”，也不是地球的“俘虜”，更不是地球的“小妹”。在太陽(yáng)系早期，行星際環(huán)境動(dòng)蕩不安，月球和地球可謂“相逢亂世”，然而“只是因?yàn)樵谌巳褐卸嗫戳四阋谎邸?，便如飛蛾撲火般相撞入懷，從此與地球你中有我，我中有你，彼此形成了一個(gè)相互獨(dú)立，卻又密不可分的命運(yùn)共同體，正如上帝用亞當(dāng)?shù)睦吖窃炀土讼耐?。這對(duì)太陽(yáng)系最深情的“伴侶”，此后45億年默默守護(hù)在對(duì)方身邊，不離不棄，在浩瀚的宇宙里成為彼此的唯一。

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