研究表明月球可能是从太空捕获的而不是由碰撞粒子形成的

从1969年到1972年，阿波罗宇航员执行了六次登月任务，收集了超过800磅的月球岩石和土壤。对这些物质的化学和同位素分析表明，它们与地球上的岩石和土壤相似：富含钙、玄武岩，可追溯到太阳系形成后约6000万年。

利用这些数据，1984年齐聚夏威夷科纳会议的行星科学家们达成共识：月球是由年轻地球发生碰撞后的碎片形成的。

但据两位宾夕法尼亚州立大学研究人员称，这可能不是月球的真正起源。宾州州立大学伯兰德分校天文学和天体物理学教授达伦·威廉姆斯和宾州州立大学应用研究实验室高级研究工程师迈克尔·祖格在《行星科学杂志》上发表的新研究提供了另一种可能性：月球是在年轻地球与类地双星(月球和另一个岩石物体)近距离接触时被捕获的。

“科纳会议为40年来的发展奠定了基础，”威廉姆斯说。但问题仍然存在。例如，行星碰撞形成的卫星，其形状为碎片聚集成环，应该在行星赤道上方运行。地球的卫星则在不同的平面上运行。

威廉姆斯说：“月球与太阳的连线比与地球赤道的连线更紧密。”

研究人员表示，在替代的双星交换俘获理论中，地球引力将双星分离，捕获其中一个物体——月球——并使其成为在当前平面内运行的卫星。

威廉姆斯指着海王星最大的卫星海卫一说，有证据表明太阳系其他地方也发生了类似事件。该领域最流行的假设是，海卫一被柯伊伯带拖入轨道，据信柯伊伯带每10个天体中就有一个是双星。

海卫一绕海王星运行，其轨道与海王星自转方向相反。其轨道也明显倾斜，与海王星赤道呈67度角。

威廉姆斯和祖格确定地球可以捕获一颗比月球还要大的卫星——一个水星甚至火星大小的物体——但由此产生的轨道可能并不稳定。

问题在于“捕获”轨道(即月球所遵循的轨道)一开始是细长的椭圆形，而不是圆形。随着时间的推移，受极端潮汐的影响，轨道形状发生了变化。

“如今，地球潮汐领先于月球，”威廉姆斯说。“涨潮加速了轨道。它给它一个脉动，一点点推动。随着时间的推移，月球会漂移得更远一些。”

如果月球距离地球更近，这种影响就会逆转，就像它被捕获后立即发生的情况一样。通过计算潮汐变化和轨道的大小和形状，研究人员确定月球最初的椭圆轨道在数千年的时间里收缩了。

月球轨道也变得更加圆形，沿着其路径旋转，直到月球自转锁定在其绕地球的轨道上，就像今天这样。

威廉姆斯表示，此时潮汐演变可能发生了逆转，月球开始逐渐漂走。

他说，月球每年都会远离地球3厘米。目前，月球与地球的距离为239,000英里，因此它感受到太阳引力的显著拉扯。

“月球现在距离地球太远了，太阳和地球都在争夺它的注意力，”威廉姆斯说。“两者都在拖拽它。”

他的计算表明，从数学上讲，双星交换捕获卫星的行为可能与地球的月球相似。但他不确定月球是如何形成的。

“没人知道月球是如何形成的，”他说。“过去四十年来，我们对月球如何形成一直有一种猜测。现在，我们有两种猜测。这为进一步研究打开了新的问题和机会的宝库。”

更多信息：DarrenM.Williams等