月球到底是如何形成的

“終于找出了同位素中的比例差異，我們有一種寬慰感，因為地月之間不存在任何差異是難以解釋的。”

有關月球的形成，目前的主流觀點是：在地球歷史的早期階段，一顆火星大小的行星傾斜著撞擊到地球上。撞擊摧毀了那顆行星，所形成的大部分碎塊以及地球的部分碎塊在地球周圍形成了一個盤狀帶，盤狀帶中的碎塊最終結合到一起成為月球。

很多證據支持這個推測，例如月球有一個小型核心，其構成與撞擊行星和地球部分共同構成相符合；地月系統旋轉速度快，與斜向撞擊相符合。

然而，有一項證據卻并不相符：月球巖石的成分。

科學家們利用巖石的同位素比率來確定隕石來自哪個星球——同一種元素的不同種類被稱為同位素，不同星球巖石的同位素構成會有差別。例如，巖石中的氧會以同位素形式呈現出來，氧-16是最常見的一種，接下來就是氧-17和氧-18。火星巖石與地球巖石的氧-17跟氧-16的比例就不同。

如果大碰撞假說成立，也就是說月球70%至90%的物質應該來自撞來的那顆行星，那么月球巖石的同位素比率應該跟地球不同。但是，研究人員對“阿波羅號”帶回的月球巖石的分析顯示，其同位素比率與地球巖石沒有重大差別。

這一矛盾之處讓行星科學家們感到極為困惑，他們甚至提出了幾個非傳統的假說來解釋月球的起源。一個假說中提出：撞擊之后，地球材料和碎塊圓盤之間可能發生了更加充分的混合；或者，如果地球被一顆同樣大小的行星從正面撞來，那么它們的殘余部分就會完全混合。另外一種可能性是：快速旋轉的地球可能被一顆小得多的行星擊中，這顆撞來的行星沒有為月球的構成提供多少材料。

但是這些假說又會帶來更多無法解釋的情況，科學家們依然更傾向于主流觀點。

德國科隆大學日前的發現可能會解決這種困惑。科隆大學的丹尼爾·赫瓦茲帶領一組研究人員將他們的質譜儀進行了升級，這是一種具有原子級精度的超敏儀器。德國哥廷根大學的安德烈亞斯·帕克評價說：“現在的分析條件要比其他實驗室強出許多。”他們重新測量了“阿波羅號”帶回的月球巖石，發現其氧-17跟氧-16之比明顯高于地球巖石。

研究小組分析了以隕石形式墜落在地球上的月球巖石，但是他們發現：這些巖石在地球上經歷了風化，使分析結果產生了偏差。因此，他們拿來美國國家航空航天管理局“阿波羅號”分別在第11次、12次和16次航天任務中帶回的一些月球巖石樣品。分析結果顯示：月球巖石樣品的氧-17與氧-16之比，比地球地幔中的巖石高出12ppm（ppm為百萬分之）。

“這一差異支持原來的觀點：原地球跟一顆行星發生了劇烈的撞擊，然后形成了月球。”研究小組在發表于《科學》雜志的論文中寫道：研究結果表明，地球材料和撞擊行星材料在月球的構成中大約各占50%。此外，較高的同位素之比表明，撞擊行星主要是由一種被稱為“頑火輝石球粒隕石”的罕見材料構成的。絕大多數落在地球上的隕石是球粒隕石，其中只有大約2%是頑火輝石球粒隕石。“頑火輝石球粒隕石的潛在重要性是很有趣的，但是對于最初結合在一起構成地球的天體材料，我們目前僅僅局限于推測，因為那些材料已經不存在了。”

不過研究小組也承認，這種差異也可能會有其他的解釋，其中之一是：在撞擊發生之后的某段時間里，地球遭受了氧同位素比率較低的物質碎塊所帶來的轟擊，“現在找到了差異，許多科學家將會進行研究，去進一步證實或否定差異的存在，對于這種差異意味著什么，也將會展開激烈的爭論”。

帕薩迪納市加州理工學院的行星科學家大衛·史蒂文森評論道：“終于找出了同位素中的比例差異，我們有一種寬慰感，因為地月之間不存在任何差異是難以解釋的。”