月球的起源和演進

摘要：由于月球是環繞地球運行的唯一的一顆自然衛星，對月球起源的研究不僅能夠發現太陽系星球衛星的形成規律，而且可以揭示宇宙星系的演進規律，進而控制星球的演進。因此許多人研究過月球，但是關于月球的起源仍然是一個不解之謎。于是本文作者通過分析和研究地球的演進過程，發現了地球衛星的形成機制，即地球巖石圈在水的長期侵蝕下分裂成一些斷塊，有的斷塊外部被溶蝕成許多溶洞，而內部又變成浮石結構，以致比重很小；當其中一個這樣的斷塊的巖基被海水蝕透，使大量的水進入地幔與熾熱的巖漿接觸時，就會產生巨大的爆炸，將斷塊炸裂成多個浮石碎塊，其中有些浮石碎塊在巨大的巖漿噴射力的推動下經過大而深的巖洞可獲得第一宇宙速度以上的飛行速度，從而進入繞地球運行的軌道。在這些進入繞地軌道的浮石碎塊中有一塊體積最大的浮石碎塊就是后來形成月球的雛形。后來月雛不斷地吸收地球周圍的殘余物質而變得越來越大，并漸漸地遠離地球。

關鍵詞：太陽 月球 地球 爆炸 巖漿噴射 第一宇宙速度 演進

1、引言

月球是環繞地球運行的唯一的一顆自然衛星。由于月球是僅次于太陽在天空中最亮的發光體，它從古至今對人類的語言、日歷、藝術和神話產生了深遠的文化影響。盡管除地球以外，月球是人類涉足的唯一天體，但人類對月球的認識還遠遠不夠，甚至對月球的起源還迷惑不解[10]。

對于40億年前月球的形成，人們提出了多種假說。一種假說是分裂說[2]，即有人認為在太陽系形成初期，地球和月球原是一個整體，那時地球還處于熔融狀態，由于地球自轉非常快，因此月球通過離心力從地殼中分裂出來了，但這要求地球的初始旋轉速度太快以至難以令人置信。另一種假說是俘獲說[4]，即有人認為月球是地球通過地心引力俘獲的現成天體，但這要求一個實際上不可行的擴展的地球大氣層來散發穿過大氣層的月球的能量。還有一種假說是同源說[4]，即有人認為地球和月球是在最原始的吸積盤里形成的，但這無法解釋月球中金屬鐵的剝奪。而且這些假說還不能解釋地-月系統所要求的高標準角動量。

當今占上風的假說是碰撞說[8]，即有人認為地-月系統是一次大碰撞的結果：一個火星大小的天體撞上剛剛形成的原始地球，爆炸的物質進入環繞地球的軌道，然后積聚形成月球[3， 8]。然而，隕石分析表明火星和行星這些太陽系內的天體具有與地球大不相同的氧和鎢同位素組成，而地球和月球具有幾乎相同的同位素組成。發表在2012年的對Apollo月球樣本所作的鈦同位素分析也表明月球和地球具有相同的組成[1]，這與月球形成的碰撞說相矛盾。另外，若真的發生了這樣的碰撞，則碰撞過程中所釋放的巨大能量以及隨后在地球軌道中發生的物質重聚將融化整個地球外殼，形成巖漿海洋。新形成的月球上也有它自己的巖漿海洋，估計海洋深度從500km到整個月球半徑之長。而事實并非如此，可見碰撞說也不成立[9]。

既然月球既不是被地球俘獲的一個現成天體，也不是地球與別的天體碰撞的產物，因此月球只能是地球自身的產物。但是，地球也不具有足夠的轉速來把與地球緊密相連的月球部分隨意拋出去，因此，月球應該是在特殊力的綜合作用下從地球分離出來，進入繞地球旋轉的軌道，形成環地衛星。

在水的長期侵蝕下，有的斷塊幾乎從地球中割裂開來，底部的巖基也完全被海水蝕透。有一天當地球自轉到這樣一個斷塊背離太陽而處于遠日點時（如圖3所示），大量的海水通過斷塊底部的溶洞進入地幔，與熾熱的巖漿發生接觸，產生巨大的爆炸，將斷塊炸裂成多個浮石碎塊，其中有些浮石碎塊在持續巨大的巖漿噴射力的推動下經過大而深的巖洞可獲得第一宇宙速度以上的飛行速度，從而進入繞地球運行的軌道。在這些進入繞地軌道的浮石碎塊中有一塊體積最大的浮石碎塊就是后來形成月球的雛形。

根據上面的討論可知，正是在地球發生巨大巖漿噴發時月雛被射入繞地運轉的軌道，然后不斷吸收宇宙物質而演進到現在的月球，所以這個月球起源新解說可被稱為“發射-演進理論（launch-evolution theory）”。這個新解說是一個最自然的解說，能夠很好地回答現有解說所不能回答的問題。比如，對于“地球與月球的物質成分有差別”和“月球甚至比地球古老”問題，回答是遠離地球的深空彌漫著太陽系的原始物質，缺乏來自地球的物質，因此現在的月球表面更多地覆蓋著太陽系的原始物質，這就使得對月球巖石樣本的分析可得出“地球與月球的物質成分有差別”以及“月球甚至比地球古老”的結論。關于“月球比地球更缺乏水分”的問題，回答是月球相對于地球來說是一個小得多的天體，地月附近空間的水分更多地被地球吸收了。

3、結論

通過分析地球的演進過程，可找到月球產生的規律。月球的產生源于地球長期受到水的侵蝕，產生了一些與地球分裂的斷塊，有的斷塊里面形成了許多溶洞或浮石結構，因而比重很小；當大量的水通過溶洞進入地幔與熾熱的巖漿接觸時，就會產生巨大的爆炸，將斷塊炸裂成多個浮石碎塊，其中有些浮石碎塊在持續巨大的巖漿噴射力的推動下經過大而深的巖洞可獲得第一宇宙速度以上的飛行速度，從而進入繞地球運行的軌道。在這些進入繞地軌道的浮石碎塊中有一塊體積最大的浮石碎塊就是后來形成月球的雛形。后來月雛不斷地吸收軌道附近的物質而變得越來越大，并漸漸地遠離地球。

太陽系中有自然衛星的行星包括地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，它們的自然衛星的產生機制與月球的產生機制是類似的，也是由于水的作用長期侵蝕產生的。由此可以推斷，有自然衛星的行星上面必定有液態水的存在和活動。

基金項目：江西省自然科學基金項目（991810）

參考文獻：

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[9]Touboul， M.； Kleine， T.； Bourdon， B.； Palme， H.； Wieler， R. Late formation and prolonged differentiation of the Moon inferred from W isotopes in lunar metals. Nature 450 （7173）： 1206–9 （2007）.

[10]陳壯叔. 月亮的起源之謎. 科學24小時，2002， 12：25-26.