关于月亮的成因，科学家们一直各持己见，争吵不休。一种新假说认为：在地球附近形成的质量约为地球十分之一的一个物体猛烈撞击了地球，于是月亮便形成了。

当地球快要停止增长，也就是在地核形成之后，这颗不断长大的行星仍处于熔融状态时，一个至少像火星那样大小的物体，斜着猛撞了地球。这一突变性事件将冲击体和地球的大量汽化或部分汽化的物质送入了轨道，于是原始月亮便由那些物质形成了。

这就是科学家新描述的月亮形成过程。去年十月，在夏威夷科纳举行的月亮成因会议上，这个新模式受到了绝大多数与会科学家的青睐。这次会议是第一次专门探讨月亮成因的大型会议，云集了地球化学、岩石学、地球物理学及轨道动力学等学科的专家。因此可以说，这一模式给统一月亮成因假说带来了希望。

化学特征

月亮的化学特征是建立月亮成因模式必须考虑的因素之一。关于月亮的化学特征，一直众说纷纭。其中数地球化学家之间的争论最为热闹。然而从激烈的争论中，他们明确了 一点，即月亮和地球的地幔有着相似的化学成分。当然地球的总成分同月亮的总成分是大相庭径：地球有一个庞大的铁核，因此铁的含量比月亮丰富得多。这个特点通常被一些月亮成因的传统模式所重视，但是现在看来，地球的硅酸盐圈层跟月亮的总成分相差甚微。

虽然月亮的成分也许相似于地球的地幔、但并不完全相同。有些科学家证明，两者之间的大部分差异是可以认识的。月亮与地球的地幔相比，无疑是亏损挥发性元素。不过，一些科学家指出，月亮玄武岩和地球玄武岩的各种挥发性元素的比率表明，月亮亏损挥发物并非通过硅酸盐熔体的简单挥发作用发生的。事实上，这为反对月亮起因于分裂作用或大规模冲击作用提供了佐证，因为这两种作用必然都伴有急剧的加热作用，从而会使挥发性元素按照它们蒸汽压力的大小依次散失掉。例如，Cs比Rb更易挥发，因而可以预料月亮的Cs与Rb之比应低于地球，但观测结果恰恰相反。所以看来还有不少东西有待我们学习，对于碱金属，尤其是汽化硅酸盐星云的化学特征需要进一步加深认识。

此外，亲铁元素对于确定月亮成因模式也具有举足轻重的作用。亲铁元素，在地球上主要集中在金属质铁核中。在本世纪七十年末叶，月亮上的亲铁元素是否确比地球少，是地球化学家们争论的热点。如今，他们有了一致的看法。西德、澳大利亚、美国的一些研究人员指出，在月亮内部的硅酸盐中，亲铁元素的含量是低于地球的地幔。这证明月亮是在地球有了地核后，由地球派生而成的，但是这个特点仍旧要求月亮有—个小型的月核——其质量等于月亮质量的2%。不过，一些美国科学家已报告说，现有的一些符合这一特点的地球物理资料指明，月亮有着一个半径约为300公里的铁核。而且另一些美国科学家提出的古地磁资料也指出月亮存在一个金属核。

对于月亮较之地球的地幔，是否富集耐熔元素，例如Al，U及稀土族元素，目前地球化学家们依然各执一词。但是他们普遍承认，即使富集，也是相差无几。月亮和地球地幔的FeO含量是明显不同的；地球有较高的Mg/(Mg+Fe)比。可是加里福尼亚大学的P · 沃伦（P. Warren）根据月亮高地的岩石标本的分析结果证实，在月亮的总成分中，Mg/(Mg+Fe)比要比过去所认为的更接近于地球的地幔。对此，澳大利亚国立大学的A. E. 林格伍德（A. E. Ringwood）作出了这样一种解释，当月亮诞生时，地球地幔的FeO含量也许比现在高，但是随着分解作用和地核的连续形成，地球地幔损耗了一些FeO。

岩浆大洋

一些月亮成因假说，包括现在这种冲击假说，都要求月亮刚诞生时，整个表面是处于熔融状态，有一个浩瀚的岩浆大洋包围着初生的月亮，而且是它控制了月亮的演化。现在的主要疑点是，月亮表面是全部还是只有其中一部分是被岩浆大洋覆盖着。现有的地球物理和地球化学及岩石学资料还不能解决这个问题。约翰逊空间中心的A. 宾代尔（A，Binder）认为，存在于月亮高地上的年轻冲断层的断壁表明了月亮上部的热弹性应力应达到千巴量级，他说，这暗示当时熔融物质遍及了月亮的表面，而不是只有几百公里。但麻省理工学院的S · 所罗门（S. Soloman）主张，必须作了更细致的研究之后，我们才能正确认识月亮释放应力的各种过程。目前，由于月岩标本不足和缺乏岩石形成过程，包括大型岩浆岩体形成过程的定量知识，妨碍了解释月亮的地球化学和岩石学特征。有些岩石学家甚至摒弃岩浆大洋概念，认为月亮一开始就是一个硬邦邦的固体。但哈佛大学的A. 伍德（A. Wood）将这种观点斥之为“彻头彻尾的璆论”。虽然伍德的看法代表了相当一部分人的意见，但是月亮刚诞生时，表面的岩浆大洋是限于数百公里，还是布满整个月亮仍是一个难解之谜。

传统假说

对于月亮成因有三种传统假说：（1）由地球分裂而来；（2）月亮完全形成后再被地球俘获；（3）以双行星系的方式形成。这三种假说曾遭到了天体动力学家们的严厉抨击。许多争议是围绕着地球——月亮系统的角动量，因为所得到的自转和公转速度，或是过高，或是太低。

经典的分裂学说，是一个多世纪前由进化论的创始人查理 · 罗伯特 · 达尔文的儿子乔治 · 达尔文（George Darwin）提出的。加里福尼亚大学的S · 皮尔（S. Peale）解释说，这一学说要求年轻的地球风驰电掣般地旋转，大约每两个半小时转完一圈，从而抛出了一团形成月亮的球状物质。但是，正像行星科学协会的S · 威丹蔡林（S. Weidenschilling）和伍德所指出的那样，在地球增长期间，不可能达到很高的动量，因为对于每一颗正在增长的微星，往往是朝一个方向旋转，而其他方向的转动会对它产生抵消作用。有些科学家甚至断言，岩石质的地球不可能分裂，因为这类星体是很坚固的。

不过，分裂学说还是得到了一些人的拥护。他们说，大多数星体是属于双星，并由此推断，形成双星是恒星系和行星系的普遍现象。而也有一些科学家则持相反观点，认为双星的形成是发生在有引力收缩，且快速旋转的原始星体解体期间，而不是在增长期间，而且其中一些可以聚集合并，而非分崩离析。科学家们的一致意见是，观测到的那些差不多全是由氢和氦组成的气态星体是不可能孕育出硅酸盐质的行星。

完全成形的月亮因地球引力作用而成为地球的“俘虏”的观点，一开始就无人苟同。就动力学而言，这一学说令人感到玄乎，况且它无法解释地球和月亮之间的化学差异，例如相对的铁含量。虽然这一学说用地球俘获的月亮是一颗微星裂解的碎块来自圆其说，解决上述问题，但是有人证明，坚硬的固态星体，在短时间内能散失出来的物质还不到其质量的百分之几，即使是熔融状星体，虽然可以抛射较多的物质，但也不至于完全裂解。

对于双行星学说，目前还不能排除。一些类国科学家探讨过月亮形成于一群绕地球运行的碎块的假说。他们说，当原始地球受到巨大冲击，将一些物质抛射到地球轨道时，最初可以形成这种碎块团，实际上这是部分地采用了月亮起源于大规模冲击作用的观点。这一假说还提出，这种碎块团可以保存岩石质物质，同时可以让较坚硬的铁质物体（这可能是微星的核）穿越过去，以解释地球和月亮的铁丰度的差别。这一模式的主要问题是在于不能提供足够的角动量，以保证碎屑团不散开而降落到地球上，或者生成一颗小卫星。

冲击假说

大规模冲击假说，最早是在1975年由美国行星科学协会的哈特曼（Hartamann）和戴维斯（Davis）提出的。这一学说比较严谨，跟各种经典学说相比，还看不出大的漏洞。该学说认为，地球——月亮系统所具有的异常大的角动量，是由一个质量至少为地球十分之一的物体偶尔撞击了地球提供的。这个庞大的物体是在地球附近形成，并从地球上取得了构成月亮的大量原料。同时假设，当地球和这个物体分别形成了各自的核后、这个物体冲击了地球，抛射出来的地幔物质和冲击物就形成了月亮。由此可见，这一假说不但可以合理地解释地球的地幔和月亮为什么具有相似的成分，而且还能解释整个地球和月亮的铁含量的差别。另外，大规模的冲击作用会使岩石质地授急剧加热，导致相当一部分挥发性元素失散掉。这跟一些观测结果也吻合了起来。

哈佛大学施密斯索尼恩天文物理中心的A · G · W · 卡梅伦（A · G · W Cameron）已提出了这一强烈冲击作用的计算机模拟结果。主要结论是，被冲击作用挖掘起来的碎屑物质，在膨胀气体作用下可以加快它们的轨道运行速度；碎屑物质的简单弹道飞行是不足以使它们进入轨道。卡梅伦的初步研究结果表明，大规模冲击作用足以产生巨大的能量，使足够的物质飞离地球形成月亮。他还计算出，抛射到轨道的物质要比月亮质量大一倍多。因为在合成圆盘状物体时将有大量物质重返地球，所以抛射物必须足够多。

那么，是否确有可能发生这一作用呢？1975年，哈特曼和戴维斯曾做过定性证明。在84年的夏威夷会议上，卡内基研究所的G · 韦塞利尔（G. Wetherill）又提出了定量分析结果，他说，当地球和另外几颗内行星将要完成组合的时候，地球附近是可以存在几个像我们所推测那样大小的物体。它们的存在实际上是由微星形成行星的必然结果。因此，大规模冲击作用看来是极有可能的，甚至可能是无可非议的。

这个新模式是在第一次到月亮远足之后，花了十五年时间才建立起来。在今后几年中，对它还要作详细推敲，而且毫无疑问，在细节上将加以完善。因此需要进行更深入的研究，以认识假设的这种巨大冲击作用所产生的各种地球化学结果，弄清有多少汽化物与熔体被抛射到了轨道，有多少地幔物质与冲击物组成了形成月亮的原料，了解适合行星核形成的时机、火星那样大小物体的地球化学特征（这可能需要研究火星本身）、月亮的总成分、月核的大小以及过去45亿年间地幔的演化等。其中有些研究将不得不等到我们能从月亮基地上开展野外研究后才能进行，而月亮基地可能在下世纪最初十年中建立起来。

[Geotimes，1985年4月号]