月亮是怎样形成的？

本书前文曾对目前公认的太阳系的成因进行过探讨，但这些探讨并没有解决所有的问题，其中就包括月亮。那么，月亮是怎么形成的呢？总的来说，卫星都比它们所环绕的行星要小很多，因此小的行星根

本就没有卫星，即使有，星体也是极小的。水星和金星没有卫星，而火星有两颗卫星，它们的形体就非常小，其直径只有几公里长。

1978 年，美国天文学家詹姆斯·克里斯蒂发现冥王星（现今所知太阳系中最远的一颗行星）有一个被称作“冥卫”的卫星，质量只有冥王星的 1/10，冥王星就是一个比月亮还小的小型世界，而“冥卫”当然就更小了。

木星、土星、天王星和海王星都有为数众多的卫星，这些行星都比地球要大得多。外围行星的一些卫星体型较大，直径可达 3000—5500 公里，包括比月亮略小一点的到像木星的四个卫星那么大的。土星和海王星也各有一个卫星。尽管如此，这些大的卫星同它们各自所环绕的巨大的行星相比较，不论大小还是质量都显得有些微不足道。

地球虽是一颗较小的行星，却有一颗巨大的卫星，即月球。它的大小和地球本身相比较在尺寸上远远超过了其他任何一颗巨大行星的卫星。月球的质量是地球的 1.2％，出于这个原因，人们常把地一月系统看作是一对“双行星”。

英国科学家乔治·霍华德·达尔文首先从科学的角度解答了月亮的成因这个问题。他对潮汐现象进行了分析。

我在前面的章节中已经提到过潮汐产生的摩擦力，其作用结果是使月亮逐渐远离地球。这就说明昨天的月亮比今天的月亮离地球要近一些，而去年的月亮对于今年来说更近了一些，当然，一世纪以前的月亮离地球就更加近了。实际上，如果我们就这样将时间倒溯下去，月亮在很久以前离地球是非常近的。如果上述情况属实，达尔文认为，也许地球和月亮曾经就是一个整体。

地—月一体就会具有现在已经分开的两个星体的全部角动量之和，因此它的自转速度是相当快的，并且这个快速自转的球体很有可能会甩出一部分最外层的物质，这就是后来形成的月亮。这以后，在潮汐的摩擦力的作用下将它驱赶得越来越远，直到它目前的这个位置。

有一段时间，这个观点听起来十分令人满意。我们都知道，月亮的密度只有 3.34 克/立方厘米，因此，它的成分肯定是固体岩石，而没有地球所特有的液态铁芯。这一点儿就可以告诉我们月亮是由地球外层的岩石部分形成的，而不是地核部分。于是，达尔文指出，月亮的宽度刚好可以容纳到太平洋中，因此，很有可能它是从这部分掉下来的。环绕太平洋的火山和地震带可能是经过月亮强有力的排斥作用后留存至今的迹象。

遗憾的是，尽管上述说法听起来合情合理，但实际上并不能解决问题。就现在所知，太平洋独特的造型随时间的流逝而在不断变化，不但太平洋是这样，就连它周围的火山和地震带也与月亮无任何关系。除此之外，如果我们按地一月一体的设想计算出它们的全部角动量，会发现这个数值只相当于使地球外层部分脱离地球所需的角动量的 1/4。基于上

述情况及其他原因，天文学家们目前十分肯定，达尔文的关于“月亮是从地球上掉下来的”这一猜想是完全错误的。

如此说来，地球和月亮从一开始就是通过单独的两个形成过程逐渐演变而来的。这个想法引出了两种可能性，一种可能性就是地球和月亮都是来自于同一种尘埃和气体的旋流，而此时所有的行星正处于形成阶段，但是基于某些原因，没有演变成一个个体，而形成了两个不同的个体。另一种可能性就是它们原来就是由两种不同的旋流分别形成的两颗独立的行星。月亮所在的运行轨道使它每时每刻的运行都相当接近地球，并且在它每次接近地球的那一刻，会被地球的引力作用捕捉住。

第一种有关“地球和月亮是由同一种尘埃和气体的旋流演变而来的”想法似乎不太可能。假设是这样的话，这两个世界就应该全部是由岩石和金属等物质组成，并且月亮就应该像地球一样有一个金属核，可事实上它没有。从另一方面讲，如果月亮和地球是通过两种不同的旋流演变而来的，其中一种旋流可能大一些并含有丰富的铁物质，因此形成了现在带有一个金属芯的地球，另外一种旋流形成了小一点的并全部由岩石构成的月亮。但是，科学家们至今仍未找出地球能“抓住”像月亮这么大的一个天体的真正原因。

以上三种设想没有一种是针对月亮的——达尔文讲的“快速自转理论”、“两个世界是由共同的一种旋流演变而来的”以及“两个世界通过两种不同的旋流演变而来的，并且其中一个俘获另一个”，都没能就月亮的存在给出一个令人满意的解释。后来，一位脾气暴躁的天文学家不耐烦地说：“既然所有的解释都失败了，那么结论只能是月亮根本就不存在！”

可事实上月亮的确是存在的。于是，天文学家们只得继续分析下去。1974 年，美国天文学家威廉姆·K．哈特曼提出第四种可能性。他再一次重提达尔文的地一月一体的说法，只不过并不依赖达尔文的有关“旋转中的这个统一体甩出了月亮”这个说法，取而代之以更具权威性的说法：首先，在行星形成过程最初的几十亿年里，肯定会有一些纷繁复杂的情况值得考虑；行星体都是由一些小碎片组成的，并且在当时，有许多比现存的行星更为低级的行星，它们之间会经常发生一些碰撞；碰撞的结果是较大的个体依靠消耗较小个体的能量而使自身不断地发展直至发展到目前我们所知道的行星，同时也给宇宙留下一大片纯净的空间。在很久以前，有一个类似地球而质量只有地球的 10％的小天体很有可能猛撞到地球上（大约发生在 40 亿年前，即地球上有生命繁衍之前。如果是发生在地球上有生命活动之后，这些生命将会被这一猛烈撞击所毁灭，那么就我们所知的生命活动不得不再一次重新开始）。这两个天体都各自含有一个铁金属核，并有可能已经凝聚。但是，其外层的岩石部分却有可能爆发到空间中，并形成了月亮。这第四种猜想避免了前面三种所面临的困难，没有使自己在理论上引出任何的麻烦。一开始，哈特曼的猜想被忽略了，但到了 1984 年，计算机对这两个巨型物体的碰撞进行了模拟并得出结论，认为这个猜想是可行的。目前，人们已经基本上接受了这一猜想。