月球起源的标准故事正面临另一个挑战

月球是由火星大小的物体撞击地球产生的故事已被广泛接受，但一项新的研究强调了一些顽固的问题。

月球是通过大规模撞击形成的故事已被广泛接受，但一项研究声称证据薄弱。

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一篇新论文对广泛接受的假设提出了质疑，即月球是一个名为忒伊亚的天体撞击原地球时抛出的物质的产物。忒伊亚假说曾经只是地球为何拥有如此大的伴星的众多解释中的一种，但现在却占据主导地位，许多行星科学家认为这是理所当然的。然而，对这两个天体的组成的比较使这一点受到质疑，并表明月球可能与地球年龄相同，而不是比地球年轻几亿年。

当我们开始了解太阳系时，地月关系很突出，因此需要解释。与地球最相似的行星根本没有卫星（Zoozve 除外），而微小的火星卫星也难以与之相比。太阳系外层也有更大的卫星，但这些行星的轨道比地球大得多，因此相比之下，它们的卫星就显得微不足道了。拥有一个尺寸如此接近地球的伴星是很罕见的，特别是如果你不把冥王星算作一颗行星的话。 

这个问题被认为很重要，因为有充分的理由证明，如果没有像我们这样大的卫星，地球将无法居住，至少对于陆地上的复杂生命来说是这样。如果只有拥有巨大卫星的行星才能产生文明，我们最好知道我们是如何获得一个文明的，以及其他行星的机会有多大。

如果月球确实是由于重大撞击而形成的，我们预计组成月球的同位素的丰度与地壳的同位素相似，但又不完全相同。忒伊亚可能是在太阳系的不同部分形成的，因此与地球相比，其某些同位素含量较多，而其他同位素含量较少。地球和月球都会继承一些非地球物质，但比例不等，因此两者略有不同。

苏黎世联邦理工学院教授保罗·索西（Paolo Sossi）和合著者表示，这两个天体令人怀疑地相似，但月球缺失的元素除外。具体来说，氧、铬和钛样本的同位素比率与地幔相同。 

这两个世界之间的一个显着差异是月球的铁含量似乎少了很多（按重量计算，月球的铁含量为 7.5%，而月球的铁含量为 33%）。行星科学家试图在忒伊亚假说的背景下解释这种相似性和差异性的组合，但作者认为每个提出的模型都与我们测量到的至少一个事物相矛盾。

作者将月球岩石中 70 种元素的丰度与地幔和地壳中的元素进行了比较。他们发现缺乏比锂更容易转化为气体的元素。他们认为，这表明月球是由与地球相同的材料形成的，但其较低的重力意味着某些元素很大程度上逃逸了。那些需要高于 1,130° C (2,060° F) 温度才能蒸发的元素通常会留下类似的数量。 

在这种情况下，地球和月球都看到一些元素沉入地核，耗尽了地幔和地壳。月球的核心直径约为 600 公里（360 英里），比地球的核心小得多，这种差异解释了我们看到的其他一些变化。

解释地月相似性的一种方法是，忒伊亚是否如此全面地粉碎了地球，所有的东西都混合得如此之好，以至于两个物体的比例相同。然而，这并不符合我们对行星大小的物体撞击其十倍大小的物体时会发生什么的理解。

索西的另一种说法是，月球和地球是独立形成的，但它们是由距太阳相同距离的物质形成的。目前尚不清楚这是如何发生的，因为它们的源材料必须非常相似。如果月球是一个被捕获的物体，其形成距离太阳较近或较远，那么它的成分应该会大不相同。

尽管提供的证据很有趣，但它并没有真正解释导致忒伊亚假说首先流行的因素。这些因素包括系统的高角速度（如果忒伊亚发出全能的踢击），以及月球绕地球轨道平面和地球绕太阳轨道平面彼此的距离有多近。这项工作也没有涉及被解释为支持忒伊亚或地壳内异常的其他证据。 

忒伊亚假说的替代假说偶尔会出现，例如认为形成月球的物质环来自多次较小的撞击的假说。到目前为止，这些都没有让绝大多数月球科学家信服。

当人类在我们的伴侣上建立更长期的存在时，我们要做的第一件事就是比阿波罗任务更深入地挖掘它。这可能为索西和合著者提出的问题提供答案，或证实他们的怀疑。 

该研究将发表在《地球化学论文》上，预印本可在 ArXiv.org 上获取。