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?yàn)榈卦轮g不存在任何差異是難以解釋的?！?/p>

有關(guān)月球的形成，目前的主流觀點(diǎn)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(gè)盤狀帶，盤狀帶中的碎塊最終結(jié)合到一起成為月球。

很多證據(jù)支持這個(gè)推測(cè)，例如月球有一個(gè)小型核心，其構(gòu)成與撞擊行星和地球部分共同構(gòu)成相符合；地月系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)速度快，與斜向撞擊相符合。

然而，有一項(xiàng)證據(jù)卻并不相符：月球巖石的成分。

科學(xué)家們利用巖石的同位素比率來確定隕石來自哪個(gè)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(gòu)成會(huì)有差別。例如，巖石中的氧會(huì)以同位素形式呈現(xiàn)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(zhì)應(yīng)該來自撞來的那顆行星，那么月球巖石的同位素比率應(yīng)該跟地球不同。但是，研究人員對(duì)“阿波羅號(hào)”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(xué)家們感到極為困惑，他們甚至提出了幾個(gè)非傳統(tǒng)的假說來解釋月球的起源。一個(gè)假說中提出：撞擊之后，地球材料和碎塊圓盤之間可能發(fā)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(huì)完全混合。另外一種可能性是：快速旋轉(zhuǎn)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(gòu)成提供多少材料。

但是這些假說又會(huì)帶來更多無法解釋的情況，科學(xué)家們依然更傾向于主流觀點(diǎn)。

德國科隆大學(xué)日前的發(fā)現(xiàn)可能會(huì)解決這種困惑?？坡〈髮W(xué)的丹尼爾·赫瓦茲帶領(lǐng)一組研究人員將他們的質(zhì)譜儀進(jìn)行了升級(jí)，這是一種具有原子級(jí)精度的超敏儀器。德國哥廷根大學(xué)的安德烈亞斯·帕克評(píng)價(jià)說：“現(xiàn)在的分析條件要比其他實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)出許多。”他們重新測(cè)量了“阿波羅號(hào)”帶回的月球巖石，發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)：這些巖石在地球上經(jīng)歷了風(fēng)化，使分析結(jié)果產(chǎn)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(hào)”分別在第11次、12次和16次航天任務(wù)中帶回的一些月球巖石樣品。分析結(jié)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(diǎn)：原地球跟一顆行星發(fā)生了劇烈的撞擊，然后形成了月球?！毖芯啃〗M在發(fā)表于《科學(xué)》雜志的論文中寫道：研究結(jié)果表明，地球材料和撞擊行星材料在月球的構(gòu)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(gòu)成的。絕大多數(shù)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?！邦B火輝石球粒隕石的潛在重要性是很有趣的，但是對(duì)于最初結(jié)合在一起構(gòu)成地球的天體材料，我們目前僅僅局限于推測(cè)，因?yàn)槟切┎牧弦呀?jīng)不存在了?！?/p>

不過研究小組也承認(rèn)，這種差異也可能會(huì)有其他的解釋，其中之一是：在撞擊發(fā)生之后的某段時(shí)間里，地球遭受了氧同位素比率較低的物質(zhì)碎塊所帶來的轟擊，“現(xiàn)在找到了差異，許多科學(xué)家將會(huì)進(jìn)行研究，去進(jìn)一步證實(shí)或否定差異的存在，對(duì)于這種差異意味著什么，也將會(huì)展開激烈的爭(zhēng)論”。

帕薩迪納市加州理工學(xué)院的行星科學(xué)家大衛(wèi)·史蒂文森評(píng)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?yàn)榈卦轮g不存在任何差異是難以解釋的?！?/p>