月球形成新理论：外来天体猛烈撞击地球

凤凰科技讯 北京时间4月15日消息，据科学日报报道，在太阳系形成后1.5亿年，一个相当于火星大小的巨大天体撞击并与地球合并，同时喷射了大量岩石和残骸的云状物至太空。这些云状物可能最终合并形成了月球。

一个相当于火星大小的巨大天体撞击并与地球合并，喷射大量岩石和残骸的云状物至太空

在将近30年的时间里，科学家们对这一解释都颇为满意，其中只有一个主要的例外。当你调查月球的大小以及它环绕地球轨道的物理特性时，一切似乎都合情合理，但当你将它的同位素组成部分——也就是地质版本的DNA“指纹”——进行对比时，有些东西就开始说不通了。这里尤其指的是地球和月球实在是太相似了。

科学家们估计月球可能携带了外来天体的同位素“指纹”，这一天体被科学家们取名为忒伊亚。现在美国马里兰大学的一支科学家小组产生了月球的新同位素足迹，后者或可以提供这一谜题缺失的一块。通过集中精力研究同时存在于地球和月球的钨同位素，马里兰大学的科研小组首次调和了月球形成的现有模型与这两大天体之间意外相似的同位素指纹。结果表明忒伊亚早期撞击地球非常猛烈以至于产生的残骸云状物在形成月球之前已经完全混合。这项发现被发表在4月8日的期刊《自然》上。

“问题在于（从同位素指纹角度看）地球和月球太相似了，这表明两者归根结底形成于相同的物质，这些物质都是在太阳系历史早期收集的。” 研究合作作者、马里兰大学地质学教授理查德·沃克（Richard Walker）这样说道。“这真是出人意料，因为，创造月球的火星大小天体本应该完全不同的，因此真正的谜题在于月球和地球本不该这么相似的。”

为了解释地球和月球指纹为何如此相似，近些年出现了好几种不同的理论。很可能天体撞击产生了巨大的残骸云，后者与地球完全混合然后凝固形成月球。或者忒伊亚的同位素组成意外的与年轻地球非常相似。第三种解释是月球形成于地球物质，而非忒伊亚的物质，尽管这意味着发生的是一种非常罕见的撞击类型。

为了提取一种真正可行的解释，沃克和他的研究小组发现月球所含的钨同位素钨-182的比例略微更高。然而关键问题在于高多少。“地球和月球之间钨同位素组成这一细小但重要的差异与地球和月球在撞击之后收集到的材料的不同量完美对应。”沃克说道。“这意味着在月球形成之后，它的同位素组成部分几乎与地球地幔的完全相同。”

这一发现支持了一种观点，也即撞击产生的物质一定在月球合并并冷却之前就完全混合了。这即可以解释地球和月球同位素指纹的相似性，也可以解释两者之间钨同位素-182的差异。此外这一发现也基本排除了火星大小天体具有相似组成成分，或者月球形成于源于地球的物质的观点，因为这两种假设都不太可能会出现地球和月球在撞击后自身钨-182含量与收集的物质量完美相关的情形。

“这一结果让我们距离理解地球和月球之间密切的家族关系更近了一步，”沃克说道。“我们仍需要调查清楚其中的细节，但很明显早期太阳系非常猛烈暴力。”（编译/严炎刘星）