【菜科解读】

图片Jessie Eastland

在地球的夜晚，月球无疑是天空中最明亮的天体，它对于地球生命来说意义重大。

然而当我们去了解月球的时候，我们就会发现它有许多特殊的地方。

月球是太阳系200多颗行星卫星中第五大的天然卫星，它的大小只比水星小一点，对地球而言它简直就是一个巨无霸，地球怎么会拥有一个这样天然卫星呢？

月球和水星比较，图源：NASA/JHU-APL

月球本身很大也就算了，在地球上看月球的话，它看起来竟然和太阳几乎一样大，这得多大的巧合才能做到这一点？

另外，有许多人说月球比地球更古老，这是否又有依据呢？毕竟月球比地球古老的话，那就真的太可怕了。

其实，关于月球为什么这么特殊，所有的答案都在于月球是如何形成的。

月球真的比地球更古老吗？

现在很难考究月球比地球更古老的说法是哪里传出来的，总之我从小就看过相关的书籍有这样的说法。

就目前而言，有一点是可以确定的，那就是地球上已知最古老的材料比月球上的材料年轻至少1亿年。

由于地球的地质活动非常活跃，科学家要了解过去的地球非常困难，但是有一种材料却是个例外，那就是锆石晶体。

锆石晶体，图源：Rob Lavinsky

早期的地球非常炎热，整个星球都是熔融的状态，较重的物质在这个时期沉入了地球核心，而较轻的物质被推送到地球表面，变成后来的地壳。

但是，来自早期地球核心的强大热量推动了快速而强烈的地幔对流，使得地壳迅速循环到地幔中。

这样的事情地球还在不停地发生，只是相较于早期地球显得更加温柔而已。

也正因为如此，地球上很难保留早期地球的痕迹或信息，科学家现在甚至都不确定最早的地壳是什么材料，不过最大的可能是玄武岩。

图注：地球结构

锆石晶体强大的耐高温和耐高压属性，让它成为研究早期地球的一个重要信息来源，但是目前已知最古老的锆石晶体只有44亿年左右的历史，这已经是目前地球上发现的最古老材料了。

而作为对比，阿波罗号带回来的月球岩石，以及落在地球上的月球陨石，它们最古老的一些达到了45亿年以上。

很多作者可能以此推断月球的比地球更古老，特别是以前那些人类未解之谜里，经常会有这样的说法。

事实上，这只是地球比月球的地质活动更加活跃而已，而月球在形成后的1.5-2亿年之间就停止了地质活动。

图注：阿波罗 17 号的月球玄武岩

月球是如何形成的？

没人经历过月球的形成，现在要了解月球是如何形成的，只能通过已知的事实来编故事。

在太阳系，气态巨行星往往拥有许多天然卫星，比如土星现在已知就有12颗较大的天然卫星，这是因为气态巨行星自身的质量很大，它们可以捕获这些巨大的卫星。

但是，地球是岩石行星，它没有足够的质量捕获月球这么大的天体，至少可以说捕获会非常困难，特别是它们彼此距离这么近。

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图注：阿波罗8号任务拍摄的地球

其实，地球的天然卫星远不止月球一个，只是许多都非常非常小，也非常远，这些大多就是地球捕获的，它们绕地球运行的时间一般也都不会很长。

在以前，人们更普遍地认为地球和月球是共同形成的，这个假说可以解释月球当前的位置，但是通过简单的计算就能知道，月球的密度远低于地球，如果两者是共同形成的，那么意味着它们应该是有相似的密度，或者说都有一个重元素核心，很明显月球没有。

月球很大，同时距离宿主行星较近，以及密度较小，这三点事实可以排除掉行星天然卫星的两个主要来源——捕获和共同形成。

早期太阳系，图源：NASA/JPL-Caltech

我们可以整理下前面提到的其它数据：

首先，月球古老的样本有45亿年，这可能意味着它和太阳系的年龄大致相同。

其次，从月球的样本中还可以知道，月球的组成和地球非常相似；同时还得到了一个关键信息——地球和月球的氧同位素比率表明它们起源于太阳系的同一部分。

第三，科学家其实早就发现，地球的自转速度在它这个距离上（距离太阳的距离）是比较快的。

结合所有这一切，这个故事应该是这样的：

月球的撞击假说，图源：NASA/JPL-Calte

大约 45 亿年前，也就是地球形成后的大约 7000 万年，这时候行星体受到各种小行星的撞击非常普遍，但是地球引来了一个超大小行星撞击——现在这颗小行星被称作忒伊亚，它的大小和现在的火星差不多。

这次史诗级的撞击导致较轻的物质飞到地球上空，经过几千年的时间，这些物质形成了现在的月球。

这种撞击假说（我们就称这个为撞击假说吧）可以解释为什么月球的组成都是较轻的材料，以及其它几乎所有的奇怪事实。

但除了一点，撞击假说中大部分现有模型都有一个前提，就是最早的月球组成至少需要60%忒伊亚原有材料，但是从现有的月球样本来看，地球和月球成分最多相差百万分之几。

但不管怎么样，现在撞击假说是月球形成最主流的一种解释，有一些难以解释的地方也是正常的，毕竟现在月球样本非常有限，而且来源的地区也非常单一。

最后：为什么月球看起来和太阳一样大？

月球看起来非常巨大的原因是它离地球很近，至于为什么它会看起来和太阳一样大，原因是太阳比月球大400倍左右，而它们的距离也正好差了400倍。

如果再深究的话，只能说这真的是巧合，我们正好处在了月球和太阳看起来一样大的阶段。

图注：不同视角下月球和太阳比较

由于月球引力与地球海洋的相互作用，月球事实上一直在远离我们，大约每年都会拉远3.8厘米。

在遥远的过去，月球离地球足够近，那时候的月球看起来比太阳大许多，所以当时的生物在日全食看不到美丽的日冕。

而大约 5000 万年后，月球将足够远，那时我们的后代只能看到日环食，而没有日全食。

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