关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事。
在数千万年的时间里——仅仅是天文时间的一小部分——地球上方的夜空可能比今天更加拥挤。在那短暂的时期内，我们的星球可能不是有一个而是有两个月亮，它们很快碰撞并合并成我们熟悉的月球伙伴。没有人会在场看到第二个卫星——月球合并发生在近 45 亿年前，就在地球形成后不久。
双月假说，在 8 月 4 日出版的《自然》杂志上的一项研究中提出，将有助于解释为什么今天的月球两个半球如此不同。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）面向地球的熟悉半球被低洼的、充满熔岩的平原覆盖（在月球的“正面”上看到的较暗灰色区域），而从地球上永远看不到的远侧，则是一系列崎岖的山地高地。根据新的假说，这些高地将是较小的、短暂存在的卫星在与现在悬挂在头顶的月球碰撞后的残骸。关键是小卫星的撞击速度足够慢，足以将其物质像薄煎饼一样铺在月球的一个面上，而不是挖掘出一个巨大的陨石坑。
“通常当你想到两个物体碰撞时，其中一个会留下一个大洞，”加州大学圣克鲁斯分校的行星科学家 埃里克·阿斯普豪格 说，他与瑞士伯尔尼大学的马丁·朱齐共同撰写了这项新研究。“在足够低的撞击速度下，你实际上会沉积物质。” 两个月球以亚音速聚结的效果几乎是流体融合，“就像你真的把一块牛粪扔到地上，它就在那里一样，”阿斯普豪格说。“物理原理基本上是相同的。”
关于月球形成的领先假说本身就涉及一次撞击，这次撞击是火星大小的天体高速撞击到新生地球。 故事是这样的，那次碰撞产生了足够的冲击力，在地球周围掀起了一个碎片环，这些碎片聚结成了月球。 如果在那次碰撞之后形成了一个伴随的小卫星，模拟显示，该系统将是不稳定的，会将小卫星推向突然的灭亡，与主月球或地球碰撞。 但是，某些被称为特洛伊点的轨道安全港，在月球绕地球轨道上领先或尾随，将允许一个小卫星停留数千万年，然后走向终结。
到那时，这两个物体将处于非常不同的演化阶段：直径约为月球三分之一的小卫星将冷却并凝固，而更大的月球上将持续存在岩浆海洋。 在朱齐和阿斯普豪格的计算机模拟中，一个固体小卫星像薄煎饼一样撞击部分熔融的月球，将提供足够的物质，在一个半球上形成高地，并将大量的岩浆转移到另一个半球。
新假说的一个吸引人的特点是，它简洁地解释了为什么月球的近侧和远侧不仅在地形上而且在成分上都不同。 阿波罗宇航员在近侧采样的几个地点发现了富含 KREEP 的岩石——代表钾 (K)、稀土元素 (REE) 和磷 (P)——它抵抗岩浆的结晶，因此在整个岩浆海洋凝固之前都保持熔融状态。 但 KREEP 在月球远侧很少见。 假设的小卫星将冷却的岩浆海洋及其 KREEP 推到月球近侧将解释这种二分法。“撞击的动量将 KREEP 挤压到另一个半球，”阿斯普豪格说。“我们并没有打算解释这个成分谜题，但我们的模型确实有助于解释。”
这位行星科学家与阿斯普豪格一起帮助将月球形成的巨型撞击机制推向广泛接受，他看到了新假说的价值。“这是一个古老的问题，试图理解为什么月球远侧存在这种高度差异，”科罗拉多州博尔德市西南研究院的罗宾·卡努普说，他在 2001 年与阿斯普豪格进行的研究中，确定了一个火星大小的撞击体是可能的月球产生原因。“对于行星科学中的一个老问题，一个看似合理的新解释总是一件好事。”
美国宇航局计划于 9 月发射的月球任务——重力恢复和内部实验室 (GRAIL)——可能有助于解决月球是否曾经有一个较小的伴星的问题。 GRAIL 将绘制月球引力场图，以揭示其近地表密度的变化，它可能能够探测到长期丢失的小卫星像薄煎饼一样铺在月球远侧的残余效应。“我认为随着时间的推移，这可能是可以检验的，”卡努普说。“他们预测的这种类型的改变，你可能会在未来的 GRAIL 数据中看到一些支持或反对它的证据。”