
一直以來,地球在我們眼里都是個孤獨的星球,陪伴它的只有一個不長毛的月球。雖然比一顆衛星都沒有的冥王星和金星要強,但小鄰居火星都有兩顆衛星,更別提木星(60顆衛星)和土星(53顆衛星),難免讓人沮喪。
然而,一篇2011年8月發表于《自然》期刊的文章為地球喚回了些許往日榮光:44億年前,地球身邊曾有兩個月亮,一大一小。后來小月亮被大月亮吞并了,合二為一。
這篇文章的作者,美國加州大學天文學家艾瑞克·阿斯伏格和瑞士伯爾尼大學的碰撞建模者馬丁·祖西,是在研究月球表面的不對稱性時得出這一推斷的。
月亮的雙面性一直讓天文學界充滿疑惑:它面向地球的那一面平滑而遼闊,只有低緩起伏的山丘。而上世紀60年代時,空間探測器首次繞到背面,卻發現它陰暗的一面坑坑洼洼,布滿了高低不平的山巒和坑洞。
更有趣的是,它背面的表殼比正面的要厚50公里,而正面的表層相比起背面,蘊含的鉀、磷和稀土元素混合物——通常被叫做KREEP(克里普礦物)——要豐富得多,似乎當月球的熔巖冷卻時,全都被堆積到了正面。
主流的解釋是,來自地球的重力潮汐造成了月球的兩面不平衡。但阿斯伏格和祖西卻有另一種想法:“月球坑坑洼洼背面的罪魁禍首,是一個巨大的外來撞擊物。但那不是墜落的變形金剛,而是很久之前曾存在的另一顆小月球。”
他們專門建造了一個模擬程序,用來復原當時的過程:
這一切都發生在44億年前。當一個火星大小的原行星撞上地球時,四處噴射的宇宙碎屑聚集成了許多小衛星,包括大小月亮。大月亮成功地把其他衛星都逐出了自己的領地,只剩一個小的,大概只有大月亮的三十分之一體積,直徑1000公里。它正好卡在大月亮和地球之間的拉格朗日平衡點。于是,兩者共用一個運行軌道,彼此跟地球維持著60度的夾角,相安無事地漫步在太空中。
然而,地球的重力潮汐不斷地將兩個月亮往外推,漸漸地,當它們外移到如今月亮和地球距離的三分之一處時(用了起碼幾百萬年),這個三角平衡被打破了,來自太陽的重力開始發揮作用。“小月亮無法再待在原來的位置上。由于處在同一個軌道,它被不由自主地推向了大月球,直直撞了進去。”
但這個奇觀發生得非常緩慢。“如果你打算好好觀賞的話,估計得準備很大一桶爆米花。因為整個過程持續的時間有好幾個小時。”阿斯伏格說。
根據電腦程序的模擬圖,小月亮并沒有像一顆子彈一樣射入大月亮,而是緩緩地沖擊,其力量只夠在月球表面形成只有自己五分之一直徑大的坑。小月亮的其余部分,則被重力擠壓成了薄薄的一大片,看起來就像扔在月亮臉上的一塊大披薩。
“當撞擊發生時,大月球本身正從熱溶解狀態慢慢冷卻,薄薄的外殼下涌動著巖漿海洋。來自小月亮的沖擊力和碎屑,將流動的巖漿擠壓到了球體的另一面,從而形成了面對我們的那些低緩起伏的巖石層。”
面對這個大膽的新推論,許多天文學家很感興趣,但也持有保留意見。美國休斯頓月球和行星研究所的天文學家保羅·斯普蒂斯認為:“這條理論無疑提供了許多值得討論的點。但要證明一個假設是對的,需要進行非常仔細的論證,我暫時保留懷疑態度。”
最好的論證方法是,將月球背面的礦物進行信號偵查并收集分析。但目前還沒有針對這個的勘探項目。不過,美國國家航空航天局(NASA)的月球勘測軌道器(LRO)一直在圍繞月球,也許可以收集到一些有用的信息。
更好的消息是,今年9月,另一個名為GRAIL的月球探測器也將被送上太空。它由一前一后兩個探測器組成,會不斷變換彼此的距離,以精確地測量月球不同地區的重力變化。這將幫助科學家們更好地分析月球的地質構成,再結合LRO發回的數據,便能對阿斯伏格和祖西的理論做一個論證了。