對(duì)月球巖石進(jìn)行的一項(xiàng)化學(xué)分析或許將迫使科學(xué)家修正有關(guān)這顆衛(wèi)星形成的主導(dǎo)理論，即它是在一顆火星大小的天體于大約45億年前撞擊早期地球時(shí)形成的。
如果真是這樣，月球應(yīng)當(dāng)承載著地球及其“第二位”母親的化學(xué)信息。然而一項(xiàng)發(fā)表在3月25日出版的《自然?地球科學(xué)》雜志上的研究表明，月球的同位素構(gòu)成反映的僅僅是地球的貢獻(xiàn)。
美國(guó)芝加哥大學(xué)的張軍軍（音譯）和她的同事利用一臺(tái)質(zhì)譜儀，對(duì)阿波羅計(jì)劃在上世紀(jì)70年代采集的月巖中的鈦-50及鈦-47的元素豐度進(jìn)行了迄今為止最為精確的測(cè)量。研究人員報(bào)告說(shuō)，這兩種同位素在月球上的比例與在地幔中發(fā)現(xiàn)的同位素比例是相同的，都在約4ppm（百萬(wàn)分之一）以?xún)?nèi)。
張軍軍指出，這給月球形成的模型提出了一道難題，因?yàn)榕c幼年地球相撞的任何火星大小的天體據(jù)信都應(yīng)該有不同的化學(xué)構(gòu)成。對(duì)隕石的研究表明，這些天體具有的同位素鈦豐度能夠偏離地球值達(dá)600ppm。并且因?yàn)槟M顯示，第二顆天體對(duì)月球體積的貢獻(xiàn)超過(guò)了40%，因此后者的同位素比例不應(yīng)如此密切地反映地球上的比例。
張軍軍與同事的化學(xué)分析并非是對(duì)碰撞理論的首個(gè)挑戰(zhàn)。研究人員早就知道月巖中的氧同位素比例與地幔具有類(lèi)似的特征。但由于氧很容易在碰撞中蒸發(fā)，并且很容易在地球，以及由碰撞產(chǎn)生并最終融合成為月球的蒸氣云和巖漿之間交換，從而使得這兩個(gè)天體都能夠達(dá)到類(lèi)似的同位素豐度。然而張軍軍指出，鈦并不容易蒸發(fā)，并且如果兩個(gè)天體想要達(dá)到相同的同位素比例則更是難上加難。
張軍軍表示，還有其他關(guān)于月球形成的模型值得思考，例如分裂假說(shuō)，即由于地球的離心力當(dāng)時(shí)可能大于引力，因此造成月球是在地幔形成早期被拋出來(lái)的。
但美國(guó)科羅拉多州博爾德市西南研究所的行星科學(xué)家RobinCanup強(qiáng)調(diào)，盡管碰撞模型可能需要修正，可它還不能被放棄。她曾模擬地球與一顆質(zhì)量大約是火星兩倍的原行星??比之前的假設(shè)要重??的碰撞過(guò)程。結(jié)果表明，一顆更重的天體將完全改變地球最初的同位素構(gòu)成，從而導(dǎo)致一顆新生的月球以及進(jìn)化后的地球比之前的模擬具有更多的相似性。
張軍軍也承認(rèn)碰撞模型還有它的可能性。如果新生月球的冷卻速度比之前的預(yù)想還要慢，則將有足夠的時(shí)間使鈦同位素在蒸發(fā)云、巖漿和地球之間發(fā)生交換。在最近完成的關(guān)于月球在碰撞后的形成過(guò)程的模擬中，Canup和她的同事JulienSalmon便找到了一個(gè)形成時(shí)間更久的證據(jù)。他們?cè)?月22日于美國(guó)得克薩斯州伍德蘭德斯市召開(kāi)的月球與行星科學(xué)會(huì)議上報(bào)告了這一發(fā)現(xiàn)。
張軍軍說(shuō)：“我們的研究并不能提供有關(guān)月球起源的一個(gè)確定的答案。我們希望傳遞的信息是地球與月球之間的同位素同質(zhì)性是地月系統(tǒng)演化的一個(gè)基本的新約束�！�
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