地球和月球岩石之间微小的化学差异可能对关于月球如何形成的理论产生重大影响。地球化学家说，月球岩石比地球上的岩石含有稍微多一点的稀有同位素氧-17，他们使用非常精确的方法测量了氧。
“它改变了辩论的性质，”位于科罗拉多州博尔德市的西南研究所的行星科学家罗宾·卡努普说，她没有参与这项研究。“如果地球和月球之间的差异是一个小量而不是零，我们需要知道这一点。”
大多数研究人员认为，月球形成于太阳系形成的早期，即45亿年前，当时一颗大型原行星撞击了早期的地球。碰撞产生的碎片混合在一起，然后沉降到地球周围的轨道上，在那里聚结成月球。然而，如果情况是这样，科学家们预计会在月球中看到更多原始撞击体的残留物。月球岩石的化学成分将与地球岩石的不同。
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科隆大学的同位素地球化学家丹尼尔·赫瓦茨是研究团队的成员，他说：“最大的问题始终是，为什么我们看不到这种差异，为什么地球和月球如此相似？”巨型撞击“是一个很好的理论，可以解释很多事情，但存在这个问题”。
发现差异
赫瓦茨和他的同事决定检查氧同位素，因为行星和卫星具有独特的氧指纹，记录了它们诞生的确切环境条件。该论文今天发表在科学杂志上。早期的研究发现，地球和月球中不同氧同位素的比例——按它们的整个体积平均——基本上是相同的。
对于这项新研究，研究人员使用了一种极其精确的基于激光的方法来测量一系列地球岩石、陨石和阿波罗宇航员收集的三个月球样本中的氧同位素。他们发现月球岩石中的氧-17比地球岩石多百万分之12。“这是一个微小的差异，这就是为什么以前没有被发现的原因，”赫瓦茨说。
他认为，引发月球形成的撞击体，一些科学家称之为忒伊亚，可能在化学成分上类似于一类称为顽火辉石球粒陨石的陨石。赫瓦茨说，至少在氧方面，这些陨石与地球足够相似，以至于忒伊亚不会在月球的化学成分中留下重大印记。
碰撞辩论
一些科学家对此不以为然。伊利诺伊州芝加哥大学的名誉教授罗伯特·克莱顿是宇宙化学中氧同位素应用的先驱，他认为作者可能只是找到了一种更精确的测量方法。“我在这篇论文中没有看到任何新东西——他们只是重新包装了误差条，”克莱顿说。他说，观察到的差异根本不足以说明关于月球形成的任何重要信息。
英国格拉斯哥大学的同位素研究员莉迪亚·哈利斯指出，氧-17在月球岩石中可能存在差异，因此三个阿波罗样本可能不一定代表整个月球。她补充说，研究人员可能希望更仔细地研究其他元素的同位素。如果氧同位素比以前认为的差异更大，那么钛和硅等元素，在过去的分析中，它们在地球和月球中似乎是相同的，也可能存在微小但值得注意的差异。
不过，卡努普说，氧的发现可能会撼动该领域。行星建模者一直在尝试开发碰撞情景，其中月球和地球在月球形成撞击后最终在化学成分上相似，但并非完全相同。“我很高兴看到那种辩论，”她说。