月球是怎么形成的？
月球是怎么形成的？
月球的起源一直是人类探索宇宙的重要课题。从古代对月食现象的观察，到现代通过月球样品和月球陨石的研究，科学家们逐渐揭开了月球形成之谜。本文将带你深入了解月球的诞生历程，以及这一过程如何塑造了我们今天所见的月球。
月球是地球唯一的天然卫星，平均半径约为地球的27.3%（约1737公里），但质量只有地球的1.23%。作为夜晚最显著的天体，自古以来就激发了人类的好奇心。从古人的观测记录到现代科学的深入研究，人类对月球的认知不断深化。
月球的起源：旧观点与新认知
历史上，关于月球的起源有多种假说。例如，乔治·达尔文曾提出月球是由早期熔融态的地球自转“甩”出来的观点，但这一假说无法解释原始地球的角速度。还有观点认为月球是被地球引力捕获而来，或与地球同时从太阳星云凝聚形成，但这些假说都存在明显的缺陷。
直到20世纪60年代末，美国阿波罗11号任务成功登月并采样，标志着行星科学研究进入新阶段。科学家们基于对月球样品的分析，提出了“大碰撞说”，即月球是由地球与一颗远古行星——忒伊亚的大碰撞形成的。
大碰撞：地球的意外之财
约45亿年前，忒伊亚以约45°倾角与原始地球发生碰撞。这次碰撞导致忒伊亚破碎，部分碎片沉入地球地幔深处，另一部分与溅出的地球物质一起在环地球轨道上聚集。碰撞产生的巨大能量转化为热能，使行星碎片变为熔岩和气态硅酸盐。随着时间推移，这些物质逐渐凝聚形成了原始月球。
忒伊亚（Theia）与原始地球（Proto-Earth）撞击示意图（改编自NASA及Canup）
岩浆洋的形成与演化
大碰撞后，月球表面形成了数百公里深的全球性熔融态——岩浆洋。在随后的几亿年内，高温状态的岩浆洋逐渐冷却，凝结出低密度的灰白色斜长岩，漂浮在月球表面，形成月壳。密度较大的物质则沉入月球深处，形成月核及月幔。
月球表面的陨石撞击形成了众多陨石坑。在月球内部火山作用的影响下，月幔部分熔融的岩浆上涌并填充了低洼的陨石撞击坑，凝结成深色的月海玄武岩。未被填充的浅色斜长岩区域则被称为“月球高地”。这种地貌特征一直延续至今。
月球样品与科学发现
1969年，美国阿波罗11号任务在月球静海区域采集了21.55公斤月球样品。科学家在这些样品中意外发现了斜长岩碎屑，这是人类首次认识到月球斜长岩。随后的阿波罗15号任务带回了首块完整的月球斜长岩——“创世岩”，为研究月球起源提供了关键证据。
黄赤交角，变化范围在22.1°~24.5°（据NASA， Mysid）
大碰撞的其他证据
除了月球样品的研究，大碰撞假说还得到了其他方面的支持。例如，忒伊亚的碰撞可能使地球自转轴倾斜，形成现在的黄赤交角。月球与地球相似的氧同位素组成，以及月球样品中锌同位素的异常分布，都为大碰撞假说提供了有力证据。
月球陨石的价值
月球陨石是流星体撞击月球后被地球引力场捕获的月球岩石，主要分布在非洲撒哈拉沙漠和南极洲等地区。这些陨石来自月球的不同区域，为研究月球的起源与演化提供了丰富的地球化学证据。
月球陨石的形成示意图（由a~d底图来源: IGNAT; Erik Simonsen; Mazrouei et al. 2019; Ahmad Bouragaa）
嫦娥六号任务的意义
2023年11月，中国嫦娥六号探测器成功发射，计划在月球背面南极-艾特肯盆地进行采样。这一区域是月球最大、最深和最古老的盆地，采集的样品将为研究月球的起源与演化提供新的关键证据。
结语
月球的形成是一个意外的宇宙事件，它不仅塑造了今天的地月系统，还在45亿年的岁月中保护了地球。通过对月球的不断探索，人类或许能更好地理解宇宙的起源和演化，以及地球上生命的诞生与发展。