[小科普：随我看地球 – 三十八集]

尝思之乎，月球竟是地球在一次交通事故中诞下的私生子？

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陈蓉编发

作者：章纪君

2025-7-15

当古人在月夜下讲述"嫦娥应悔偷灵药"的故事时，他们或许想不到，这个悬挂天际的银盘正隐藏着太阳系最惊心动魄的诞生密码。最新研究表明，月球的形成可能起源于一场宇宙级的"交通事故"。45 亿年前，一个火星大小的天体以每秒 15 公里的速度斜撞刚诞生的地球，我们管叫她为“原始地球”，这场惊天碰撞溅射出的物质最终凝聚成了我们熟悉的月亮。

月亮：古人浪漫的宇宙神话

在甘肃敦煌莫高窟的壁画上，至今保留着世界上最完整的"嫦娥奔月"图像。公元 4 世纪的画师用矿物颜料描绘了这样的场景：裙带飘飘的仙女怀抱玉兔，向着有桂树和蟾蜍的月宫飞去(图 1)。这个源自《淮南子》的传说，实际上反映了中国古人对月球最直观的认知 – 那是一个有生命存在的神秘世界。

图 1，嫦娥奔月：一个古老而神秘的中华神话。图片来源：来自网络。

无独有偶，古希腊人认为月亮是阿波罗的姐姐 - 狩猎女神阿尔忒弥斯(Artemis)的银弓。北欧神话则把月亮想象成由玛尼(Mani)驾驶的月车，后面永远追着两只贪婪的天狼。印度古籍《梨俱吠陀》记载的月神苏摩(Soma)更令人称奇：这位醉醺醺的酒神同时娶了 27 位星宿女神为妻，每月翻牌轮流与一位同住。用现代的观点来看，这分明是对月球运行周期的诗意解读。

这些充满想象力的神话，在 19 世纪末迎来了科学视角的挑战。1898 年，著名生物进化论者查尔斯·达尔文的二儿子 - 天文学家乔治·达尔文(Sir George H. Darwin, 图 2)提出惊世骇俗的"分裂说"：月球是由于地球快速自转时甩出去的一块"地球肉"，而太平洋就是当时留下的疤痕。这个理论完美解释了为什么太平洋地壳比大西洋薄。

图 2，天文学家乔治·达尔文（Sir George H. Darwin），"分裂说"的作者。他认为月球是由于地球快速自转时甩出去的一块"地球肉"。图片来源：来自网络。

19 世纪末至 20 世纪初，康德·拉普拉斯提出""同源说"假说。于 20 世纪初，美国天文学家托马斯·杰斐逊·杰克逊·西(Thomas Jefferson Jackson See)又提出"捕获说"。前者认为地月同时形成于星云盘，而后者则认为月球是被地球引力捕捉的流浪星体。然而，直到 20 世纪 50 年代乔治·达尔文的分裂说一直都是一个主流观点。

惊天大碰撞

1969 年阿波罗 11 号带回的月岩样本，彻底颠覆了人类对月球的认知。当科学家检测到月岩中氧同位素比例与地球岩石高度一致时，"捕获说"立即遭遇致命打击。更令人震惊的是，月球金属核仅占质量的 2-4%，远小于地球的 30%，这个发现让所有现有理论都陷入困境。

行星科学家提出了太阳系“大碰撞”的假说。这个假说认为，月球是地球和另一个天体发生碰撞后诞生的。在距今 45 亿年前的早期太阳系，有一颗"原行星"，天文学家用一位古希腊月亮女神塞勃妮(Selene)之母的名字把这颗原行星定名为“忒伊亚 - Theia”。忒伊亚是早期太阳系里的一颗“行星胚胎”，诞生于和地球相似的轨道附近，其大小有如火星，直径约 6000 公里。由于引力扰动，忒伊亚的轨道逐渐变得不稳定，最终砰地一声斜着撞上了原始的年轻地球。撞击地球时抛射出来的物质被送入地球轨道，并在轨道上聚集，在短短几百年内就凝聚成了月球。早期的月球距离地球只有现在的 1/10，看起来比现在大 15 倍，就像一个悬挂在天空的“超级月亮” (图 3)。行星”大碰撞”假说最初于 1946 年由雷金纳德·戴利(Reginald Aldworth Daly) 提出, 1975 年被威廉·肯尼斯·哈特曼(William Kenneth Hartmann)和唐纳德·达韦斯(Donald R. Davis)”正名”，并于 2000 年被英国地球化学家亚历克斯·哈利德(Alex N. Halliday)将撞击天体命名为“忒伊亚 – Theia”），这一科学命名推动了忒伊亚物源属性(如成分、轨道)的深入研究。

图 3，忒伊亚(Theia)在 45 亿年前猛烈地撞击了地球，地球才有了月亮，才有了 23.5°的地轴倾角，我们才有了一年四季。图片来源：来自网络 (有修改)。

然而，这个撞击理论被正式认可是于 1984 年夏威夷的一次学术会议上。天体物理学家威廉·哈特曼展示的计算机模拟震惊四座：当火星大小的天体以 45 度角撞击原始地球时，抛射出的地幔物质恰好能在轨道上形成成分匹配的月球。另外，科学家认为忒伊亚的核心已沉入地球深处，成为了地核的一部分。这个被命名为"忒伊亚"的假想行星，从此便成为了地球的"私生子"，也成为了月球起源故事的主角。

也正是由于这次大碰撞，地球才有了约 23.5°倾角变化。这个地轴倾角不仅为人类带来了适合农耕的春夏秋冬四季变化，而且创造出热带、温带和寒带，为人类提供了多样化的居住环境和资源分布。

大碰撞理论的新证据链

2023 年，中国嫦娥五号带回的月壤样本揭示了关键线索。中国科学院团队在《自然》杂志发表论文指出，月球玄武岩中检测到特殊的挥发性元素配比，这只能用极端高温蒸发后的物质重组来解释。就像犯罪现场留下的指纹，这些元素证明月球确实经历过行星级碰撞产生的数千度高温。

更直接的证据来自 NASA 的 GRAIL 探测器。通过精确测量月球重力场，科学家发现月球地壳厚度呈现明显不对称分布：面向地球的一侧平均厚度为 30 公里，而背面的厚度竟达 50 公里。这正是斜向碰撞导致的必然结果，就像打水漂时石块会在水面留下不对称的涟漪。

未解之谜与最新突破

尽管大碰撞理论已获广泛认可，仍有三大谜团困扰着科学家：

1. 角动量之谜：地月系统现有角动量比模拟结果低 15%；2. 同位素之谜：为何月球与地球同位素相似度比理论预测更高？3. 倾斜之谜：月球轨道为何有 5 度的异常倾斜？

2024 年，剑桥大学团队在《科学》杂志提出的"双重碰撞"模型给出了新解释：忒伊亚可能先后撞击地球两次。第一次碰撞形成原始月球，第二次较小撞击则调整了系统角动量。超级计算机模拟显示，这种设想能完美复现现有轨道参数。

日本隼鸟 2 号探测器对小行星"龙宫"的观测也为这个理论提供了佐证。该小行星表面发现的撞击痕迹证明，早期太阳系确实普遍存在多次碰撞现象，就像侦探拼凑犯罪现场的零散证据，这些发现正在还原 45 亿年前那场宇宙交通事故的全貌。

此外，科学家们认为如果大碰撞是对的话，一定会在地球上留下忒伊亚残骸。那么，忒伊亚的残骸去哪了？2023 年，科学家邓洪平等在地球地幔深处发现两个巨大的“斑点”，即"大型低剪切速度省 - LLSVP"，是地球下地幔中两个巨大的大陆体，每个都有珠穆朗玛峰的 100 倍大，并推测它们可能就是忒伊亚的“遗骸”。迄今为止，很多观察和理论似乎都支持大碰撞，月亮就是地球的"私生子"。

又一个"不幸"的假说问世

正如前述，由于大碰撞存在着三个缺陷，或似清非清的解释，2024 年宾州州立大学(Pennsylvania State University)的最新研究由天文学和天体物理学教授达伦·威廉姆斯(Darren Williams)和高级研究工程师迈克尔·祖格尔(Michael Zogul)提出了另一种新假说，挑战"大碰撞理论"，即为“二元交换捕获理论”，这显然又是一次“不幸的”问世。这个新理论认为月球可能并非由撞击产生的碎片形成，而是通过地球在与一个二元系统的近距离接触中捕获的。根据这一理论，地球的引力可能在一次接近的相遇中扰动了一个二元系统，捕获了其中一个天体，形成了月球，而另一个天体则被抛入太空。这种机制能够解释月球为何以每年约 3.8 厘米的速度远离地球，撞击假说则无法完全解释月球的轨道特征。然而，尽管该理论能解释月球的轨道特性，但其核心假设(月球为二元系统卫星)尚未被观测证实。此外，月球与地球的同位素相似性仍对捕获理论构成挑战，因为若月球为地球引力捕获，两者物质应高度混合或同源。

月球已经死了？

月球有个怪象，近 20 亿年来没有火山活动，也没有全球磁场。这又是为什么？

大约 30 亿年前，月核就基本凝固了，失去了驱动火山活动的热源。如今仅剩的"月震"都是冷却收

缩或陨石撞击引起的，而非地质活动。究其原因，是因为月球的质量太小，只有地球的 1/81，因此其内部冷却速度比地球快得多。冰冷的月核没有了核反应，自然也就没了火山和地震。

至于磁场，它需要液态金属内核的对流运动(地球就是靠这个)，但月核早已冷却固化，失去了"发电机效应"。不过，月球岩石中残留的微弱磁性表明，它年轻时可能有过短暂磁场，只是随着内核的冻结而消失了。

简言之：月球"死"得早，是因为它不够大，留不住内部的热量和活力。这也让它成了太阳系中最安静的"退休人士"之一。

最新发现和未来探索方向

2024 年 5 月，詹姆斯·韦伯太空望远镜在观测系外行星时，意外捕捉到 300 光年外两颗行星的碰撞过程。这场现实版的"宇宙车祸"中抛射出的碎片环，与月球形成模型高度相似。天文学家激动地表示："我们可能正在目睹另一个月球系统的诞生。"这个偶然发现，为大碰撞理论提供了最直接的当代观测证据。

随着阿尔忒弥斯计划推进，人类将在 2026 年前重返月球。美国宇航局计划在月球背面部署地震仪网络，通过分析月核结构获取更多"犯罪证据"。欧空局的 LUMIO 任务则将监测月球遭受的陨石撞击频率，这些数据就像调查"凶器"的磨损痕迹，能反推碰撞历史。

中国规划的嫦娥六号任务更具突破性 - 计划从月球南极-艾特肯盆地采集深部样本。这个太阳系最大的撞击坑可能保留着月球形成初期的物质，就像封存在时间胶囊里的原始 DNA。然而，月亮成因问题还远没有到剧终人散的时候，其真相尚待人们进一步的朝乾夕惕，勤奋探索。

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