月球是地球的天然卫星，可能是分裂形成的

月球的发现

众所周知，月球是地球惟一的天然卫星。月球的直径为3476千米，大约等于地球直径的3/11。月球的表面积大约等于地球的1/14，比亚洲的面积稍小些。月球的质量为7．35×1022千克，相当于地球质量的1/81。月球离地球虽然很近，但平均距离也有38．4万多千米。从这几个枯燥的数字来看，可知月球同其他卫星相比是有点特别。一般说来，卫星与其中心行星相比要小得多，两者间的质量比小于10^－4，而且离中心行星较近。

人们鉴于月球是一颗颇有特色的天然卫星，因而认为它可能是一个有着特殊起源，具有极大科学研究价值的天体。有的人根据康德(Kant，1724～1804)、拉普拉斯(1749～1827)太阳系起源的星云假说提出的同源说认为:同行星是原始太阳星云收缩演化形成的那样，卫星则是行星在收缩时形成的，是行星形成过程在小规模上的重复。首先，这种看法是片面的，卫星系形成与行星系形成有某些相似之处，但决不是行星形成的重演。木星、土星周围存在不规则卫星就是一个佐证。其次，既然月球和地球有相同的起源，那为什么地球的平均密度是5．52克/厘米3，而月球仅为3．34克/厘米3?同源说在解释为什么月球有一个与地核相比却存在如此之小的金属核时也总是遇到麻烦。为了克服这些困难，同源说又认为月球形成时间比地球稍晚，地球形成时已把含铁等金属元素较多的尘粒聚集成原始地球，月球则是由残余在原始地球周围的含金属较少的尘粒聚集成的。但这种解释似乎证据不足。

有的人考虑到月球的平均密度与地球表层地幔的平均密度相当，以及存在太平洋巨大凹陷的事实，提出月球是在地球处在熔融状态时分裂出去的，这就是“分裂说”。它最先是由查理·达尔文(Charles Robert Darwin，1809～1882)的二儿子乔治·达尔文(George Howard Darwin，1845～1912)提出的。

月落乌江

他们估计早期地球自转很快，约每4时转一圈。与此同时，太阳对地球的潮汐作用与当时地球摆动的周期相等，造成共振。于是地球赤道部分隆起如此之高，以致最终有一小块被抛出演化成月球。若果真如此，月球应当在地球的赤道面上绕地球公转。可是月球的公转平面(白道面)与地球赤道面之间却有28°35'的夹角。而且根据计算表明，地月系统的全部角动量也不足以使地球分裂。地球必须每2．5时自转一周，才能通过离心力作用抛出形成月球的物质。即使把能补充角动量的事件——直径大到几百千米的星子的撞击——包括在内，也无济于事。可见分裂说难成立，所以又有人提出“俘获说”。这个假说认为很久以前，在地球轨道附近的小行星或在火星区域的一个天体，偶然被地球俘获成为今天的月球。不过月球刚被地球俘获时是绕地球逆行的，由于地球长期对它的潮汐摩擦作用，月球才逐渐接近地球。在此期间月球把地球原来的几个小卫星都一个一个地吞下去了，形成了月瘤，或者与小卫星碰撞形成月面上的大凹地。潮汐摩擦作用到一定程度，月球从逆行变成顺行，然后逐渐离开地球。显然，俘获说可毫不费力地解释月球在密度、化学组成上与地球的差别，但地球要捕捉这样大的月球几乎是不可能的，即使捕捉到了，也会引起地球上起潮力的巨大变化，而这必定会在地球上留下痕迹，但至今仍没有找到这类痕迹。最近通过月球样品分析，表明月球和地球具有近似数量的各种氧同位素，说明两者很可能同根。若月球在太阳系内的别处形成，那它很可能会具有与地球不同的氧同位素组成。这是对俘获说的致命打击。(www.xing528.com)

月亮和地球

以上是月球起源的3个经典假说，均有捉襟见肘的缺点。1975年哈特曼(Hartmnann)等人首先提出大碰撞假说。这个假说认为:大约距今45亿年前，有一颗质量约为地球质量1/7的飞来星体(比火星还大)与当时的地球发生极其猛烈的碰撞，原地球与飞来星体的一部分被撞碎了，并汽化而溅出。原地球的大部分与飞来星体的大块重新组合成一个新的地球。而那些飞到外部空间的溅射体，受到地球引力的作用，速度越来越小，最后它们聚拢到一起，并绕地球转动，这就形成了月球。由于月球主要是由飞来星体的幔与少部分地幔物质组成的，所以它的平均密度较低，与地球上部地幔的平均密度相近。按该假说，月球公转的轨道不一定要与地球赤道面重合。大碰撞时产生约7000℃的高温，使易挥发的元素逃逸到宇宙空间中去，留下较多的难熔的元素，因此月球富含钙、铝、钛、铁、铀等元素，而缺少钠、钾、铅、铋等挥发性元素。人们分析阿波罗登月带回的岩石样品，测得月球平均元素的组成，并与地壳相比较，如下表所示，与人们的预料基本相符。

月球上的元素表(按重量的百分比)

科学家根据大碰撞理论作模拟计算，重现了两星体从碰撞到分离又各自聚合的全过程，并适当地调整飞来星体的质量便可得到与实际比较符合的结果。值得指出的是，根据美国重返月球计划，于1994年发射了克莱门汀(Clementine)—1号无人驾驶宇宙飞船，在绕月飞行71天中，对月球进行了迄今为止最为详尽的地貌测绘，并对其矿物构成和引力分布进行了分析。对这些数据以及150多万张雷达照片的判读，人类对月球虽然有了新认识，但没有动摇大碰撞的观点。