從1969年到1972年的六次登月任務(wù)中，阿波羅宇航員收集了800多磅的月球巖石和土壤。對(duì)這種物質(zhì)的化學(xué)和同位素分析表明，它與地球上的巖石和土壤相似:富含鈣，是玄武巖，可以追溯到太陽(yáng)系形成后約6000萬(wàn)年。

利用這些數(shù)據(jù)，1984年聚集在夏威夷科納會(huì)議(Kona Conference)上的行星科學(xué)家們達(dá)成了一個(gè)共識(shí)，即月球是在年輕的地球發(fā)生碰撞后由碎片形成的。

但賓夕法尼亞州立大學(xué)的兩位研究人員表示，這可能不是月球真正的起源故事。賓夕法尼亞州立大學(xué)貝倫德分校天文學(xué)和天體物理學(xué)教授達(dá)倫·威廉姆斯和賓夕法尼亞州立大學(xué)應(yīng)用研究實(shí)驗(yàn)室高級(jí)研究工程師邁克爾·楚格在《行星科學(xué)雜志》上發(fā)表的一項(xiàng)新研究提供了另一種可能性:月球是在年輕的地球和地球雙星(月球和另一個(gè)巖石物體)的近距離接觸中被捕獲的。

“科納會(huì)議奠定了40年的敘事，”威廉姆斯說(shuō)。但問(wèn)題依然存在。例如，一顆由行星碰撞形成的衛(wèi)星，其形狀就像碎片聚集在一起形成一個(gè)環(huán)，它應(yīng)該在行星赤道上方運(yùn)行。地球的月球在另一個(gè)平面上運(yùn)行。

威廉姆斯說(shuō):“月球與太陽(yáng)的直線比與地球赤道的直線更接近?！?/p>

研究人員說(shuō)，在另一種雙星交換俘獲理論中，地球的引力將雙星分離，將其中一個(gè)物體——月球——捕獲，使其成為一顆衛(wèi)星，在當(dāng)前的平面上運(yùn)行。

威廉姆斯指著海王星最大的衛(wèi)星海衛(wèi)一說(shuō)，有證據(jù)表明，在太陽(yáng)系的其他地方也有這種情況。該領(lǐng)域的主流假設(shè)是，海衛(wèi)一是從柯伊伯帶被拉入軌道的，柯伊伯帶每10個(gè)天體中就有1個(gè)被認(rèn)為是雙星。

海衛(wèi)一以逆行軌道繞海王星運(yùn)行，與海王星的自轉(zhuǎn)方向相反。它的軌道也明顯傾斜，與海王星赤道成67度角。

威廉姆斯和楚格認(rèn)為，地球可能捕獲了一顆比月球更大的衛(wèi)星——一顆水星甚至火星大小的物體——但由此產(chǎn)生的軌道可能并不穩(wěn)定。

問(wèn)題是“捕獲”軌道——月球跟隨的軌道——開(kāi)始時(shí)是一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的橢圓，而不是圓形。隨著時(shí)間的推移，受極端潮汐的影響，軌道的形狀發(fā)生了變化。

“今天，地球的潮汐在月球之前，”威廉姆斯說(shuō)?！皾q潮加速了軌道。它給了它一個(gè)脈沖，一點(diǎn)推力。隨著時(shí)間的推移，月亮?xí)酶h(yuǎn)一些?！?/p>

如果月球離地球更近，那么這種效應(yīng)就會(huì)逆轉(zhuǎn)，因?yàn)樵虑蛟诒徊东@后馬上就會(huì)如此。通過(guò)計(jì)算潮汐變化和軌道的大小和形狀，研究人員確定，月球最初的橢圓軌道在數(shù)千年的時(shí)間尺度上收縮。

軌道也變得更圓，繞著它的軌道旋轉(zhuǎn)，直到月球的自旋鎖定在繞地球的軌道上，就像今天一樣。

威廉姆斯說(shuō)，在那一點(diǎn)上，潮汐演化可能逆轉(zhuǎn)，月球開(kāi)始逐漸漂移。

他說(shuō)，每年月球離地球的距離都會(huì)增加3厘米。在目前距離地球23.9萬(wàn)英里的情況下，月球感受到來(lái)自太陽(yáng)引力的巨大拉力。

威廉姆斯說(shuō):“月球現(xiàn)在是如此遙遠(yuǎn)，以至于太陽(yáng)和地球都在爭(zhēng)奪它的注意力?！薄半p方都在拉它?！?/p>

他的計(jì)算表明，從數(shù)學(xué)上講，捕獲的二進(jìn)制交換衛(wèi)星的行為可能與地球的月球一樣。但他不確定月球是如何形成的。

“沒(méi)有人知道月球是如何形成的，”他說(shuō)?！霸谶^(guò)去的40年里，我們有一種可能來(lái)解釋它是如何出現(xiàn)的?，F(xiàn)在，我們有兩個(gè)。這為進(jìn)一步研究開(kāi)辟了新問(wèn)題和機(jī)會(huì)的寶庫(kù)?！?/p>