月球是怎样形成的？天文学家又有新见解
一项新的理论对月球的来源做出了解释，并对原有的“大碰撞”理论提出挑战。
对于地球来说，月球作为卫星的体积有些太大了，而且除缺少很久以前逸散掉的易挥发性物质，地月在成分上几近相同。加利福尼亚大学戴维斯分校地球行星学教授、论文第一作者 Sarah Stewart 指出，这让月球在太阳系的主要天体中独树一帜。
目前，月球形成的教科书理论是“大碰撞”理论：在太阳系形成的晚期，一些行星大小的高温天体间会产生相互碰撞。其中，一个火星大小的天体撞上了当时的地球，并抛洒出了大量碎片。而这些碎片聚合形成了月球，其中大约60%来自撞击体。这一碰撞也塑造了地月系统的角动量，并让早期地球具有5小时的自转周期。千万年后，月球逐渐远离地球，地球的自转也逐渐减慢到今天的24小时。
“大碰撞”理论是这样推演而出的：科学家们通过观察月球现在的运行轨道，计算在潮汐力作用下地月系统角动量的快速转移，再反推得到初始状态。
但是这种理论存在两个问题。其一，月球的化学构成与地球惊人相似，不符合“60%的组成来自撞击体”。其二，月球当前轨道与赤道倾斜交叉，如果月球由环绕地球赤道运行的一团物质聚集而来，那么它应该依然在地球赤道上空运转。这意味着月球的轨道形成还有其他的力量参与其中。原有大碰撞理论无法对此做出解释。
加州山景城 SETI 研究所科学家Matija ?uk、马里兰大学的 Douglas Hamilton 以及哈佛大学的 Simon Lock 共同提出了一种新模型，重新诠释了月球如何到了它现在所处的位置。
在“大碰撞“模型中，地球的初始倾角接近当前的23.5度（上图）。最开始，月球是在地球赤道平面内运行的；之后，月球轨道沿平滑的路径从赤道面向黄道面（地球围绕太阳运行的平面）过渡。而新模型假设：如果地球在碰撞过后的初始倾角更大（大约75度，下图），那么月球轨道从赤道面到黄道面的过渡则是剧烈波动的，导致沿黄道面出现较大摆动。下图符合当前月球轨道与黄道的5度夹角。图片来源: Douglas Hamilton
早在2012年，?uk 和 Stewart 就提出，地月系统的一部分角动量可能转移到了日地系统中。由此可推测以开始时的大碰撞的能量可能更高。
在新模型中，高能碰撞导致原始地球大量的物质蒸发和融化。此外，模型中的地球的自转时间成为2小时一天，而自转轴朝向太阳。
由于大碰撞的能量更高了，撞击后原地球和撞击物混为一体，而月球和地球都源自这一整体，因此有相似的物质构成。
由于潮汐引力逐渐削弱了地月系统的角动量，月球逐渐远离地球。当它到达“拉普拉斯平面过渡点（La Placeplane transition）”时，地球对月球的引力开始小于了太阳对月球的引力。这造成了地月系统的一些角动量转移到日地系统中。
角动量的转移虽然并未对地球的轨道造成显著影响，但却把地球扶正了。因此新模型显示的月球轨道与赤道面的夹角更大。
之后的几千万年，月球继续缓慢而持续的远离地球，直到它到达第二个过渡点。在这里，月球轨道的倾角减小到5度左右，这便差不多与当前情况一致。
Stewart说道，“新理论中，最开始仅一次的大碰撞就能对月球轨道和化学构成做出完美的解释。因此，月球轨道的形成可以总结为——
一次大碰撞触发了一系列的事件。”
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