月球到底从哪里来？研究认为来自地球早期的一次行星“大撞击”！

(图片：©NASA/JPL-Caltech)

一项新的研究发现，月球可能是在一块火星大小的巨石撞击新生地球后形成的，当时的地球还被岩浆覆盖着。

地球是在45亿年前形成的，而之前的研究表明，月球出现的时间只比地球出现的时间晚了一点点。在过去的三十年里，科学家们对月球起源的普遍解释认为，月球是由两颗原行星(也就是两个行星的雏形)碰撞而成的，其中一颗是新生的地球，另一颗是火星大小的岩石，名叫提亚(Theia，以希腊神话中月亮之母的名字命名)，而月球就是由那次碰撞产生的碎片合并而成的。

这个“巨大撞击假说”似乎解释了地球和月球的许多细节，比如月球与地球相比的巨大尺寸，以及两个天体的自转速度等。然而，在过去15年左右的时间里，有证据对这一观点提出了质疑，并提出了多种其他可能。

模拟大型原行星撞击的计算机模型经常得出的结果认为，月球的60%以上的物质都应该是由提亚构成的。但问题是，太阳系中的大多数天体都有独特的化学成分，地球、提亚和月球也应该不例外，然而，从月球上采集的岩石样本显示，月球的成分与地球的成分惊人地相似，同位素元素版本(一种元素的同位素的中子数各不相同)的相似程度甚至超出了这些模型的预测。

为了帮助解开这个谜团，最近的一个月球形成模型表明，月球可能是由于一次猛烈的撞击而形成的;而那次猛烈撞击蒸发了早期地球的很大一部分，月球后来逐渐从一个名为synestia的甜甜圈状物质中浮现出来。另一种观点认为，这次碰撞可能与一个快速旋转的原地球有关。然而，该研究的主要作者、横滨日本海洋与地球科学技术机构的行星科学家Natsuki Hosono认为，这种模型的一个缺点是这些场景可能不太需要发生撞击这个条件。

为了解决这个难题，Hosono的团队现在认为如果地球在这次巨大撞击时部分熔融的话，那么地球上很大一部分的物质可能已经进入了轨道，帮助了月球的形成。

研究人员开发了计算机模型来模拟地球被岩浆覆盖的场景(大多数关于这颗行星形成的模型表明，这颗行星在诞生后不久就形成了岩浆海洋)。接下来，他们分析了一颗火星大小的岩石撞击这颗熔融的原行星时会发生了什么。

科学家们发现，即使是来自提亚的一次掠击，也能将地球岩浆海洋中超过70%的物质撞出轨道然后形成月球，因为熔融的岩石比固体物质更容易从地球表面分离出来。他们说，这些发现可能有助于解释月球和地球的成分相似性，同时也能解释诸如它们自转速度等细节。

Hosono在接受采访时表示：“之前关于月球形成的研究基本上都忽略了岩浆海洋的影响，我们的研究得出的结论认为早期地球的岩浆海洋是巨大撞击(形成月球)的最重要因素之一。”

新模型表明，熔融地球撞击产生的碎片数量与目前月球的质量相当。Hosono说，然而，先前的研究表明，为了形成月球，那次巨大撞击首先需要产生与月球质量三到四倍相当的物质碎片，他说，未来的研究可能会考虑提亚具有更大的质量，并考虑到原地球的自转速度，以确定是否会产生足够多的物质碎片去形成大小合适的月球。

科学家们在4月29日的《自然地球科学》网上杂志中详细介绍了他们的发现。