科里·S. 鮑威爾

半個多世紀以來，月球一直在嘲弄科學(xué)界最杰出的頭腦。埃里克·阿斯普豪格認為，這種狀況應(yīng)當適可而止了。

這種嘲弄始于1959年10月7日，阿斯普豪格出生前3年。這一年蘇聯(lián)的“月球3”號太空飛船繞到月球背面，拍下了一系列畫質(zhì)粗糙的獨特照片，并把它們用無線電傳送回地球。因為月球的自傳和它的公轉(zhuǎn)是完美同步的，因此一個半球總是朝向地球，而另一個半球總是背對地球，從來沒被人看到過。“月球3”號傳回的月球背面的照片中，月表由一片崎嶇

的灰色高地構(gòu)成。這種景象，與月球正面那些充滿魅力的、令人浮想聯(lián)翩的地貌完全不同。用不著請教行星科學(xué)家，誰都能看出這種分裂特征的奇怪之處。“我還記得，在我是個小男孩的時候，看見展示月球背面的畫面，心里想，一個星的兩邊居然可以如此不同，真是神奇?！卑⑺蛊蘸栏裾f。

時光轉(zhuǎn)瞬到了2010年，此時的阿斯普豪格已經(jīng)是加州大學(xué)圣克魯茲分校的一位地球和行星科學(xué)教授了。在一次專題座談會上，阿斯普豪格仍舊等待著能夠有一種理論，能解釋月球強烈的不對稱性。在聆聽他的同事伊恩·加里克·貝瑟爾描述自己的觀點時，阿斯普豪格越來越坐立不安。在這種最新的理論中，億萬年前，地球的重力引起了月球上強大的潮汐，而此時的月球仍然年輕，并且是熔融的。這些潮汐的突起就在原地固定，形成月球背面更厚的地殼和特殊的地貌。阿斯普豪格認為，這個理論毫無道理可言，“如果是這樣，那么正面和背面都會產(chǎn)生突起，就像在地球上產(chǎn)生高潮時那樣”。但是，這個理論的全部要領(lǐng)，就是要解釋為什么只有背面產(chǎn)生了突起?！按鸢钢荒苁怯幸环N奇跡將另一半的突起全部抹平了。可是，這讓這個問題比之前更加難解?！?/p>

月球的正面與背面

阿斯普豪格不只是感到煩悶，他也受到了鼓舞。他研究低速沖擊模型對早期太陽系的影響已經(jīng)很多年了。“人們一直認為只有高速運動的物體才會產(chǎn)生沖擊，這是一種有失偏頗的看法?！钡退贈_擊事件是建設(shè)性的，而不是破壞性的： 如果兩個物體之間的碰撞足夠慢，它們會黏附在一起，“就像朝房子的墻上扔泥巴，或者打雪仗時互相扔雪球那樣”。阿斯普豪格認為，低速沖擊可以解釋彗星的形成。這一刻，他感到月球地貌這個問題的答案就在他眼前。 他找到自己的博士后——馬丁·朱茨（現(xiàn)在在伯爾尼大學(xué)），闡述了自己的想法：如果地球本來擁有兩個月球，后來融合成了今天我們看到的這一個呢？

“在那次研討會之后，我們徑直去了實驗室，馬丁對月球被它的伴侶撞擊的情形進行了編程模擬?！卑⑺蛊蘸栏裾f。這些計算結(jié)果展示了關(guān)于月球不對稱性的全新闡釋。在阿斯普豪格看來，月球背面那些崎嶇的高地曾經(jīng)是圍繞地球運動的第二個月球，黏附到了現(xiàn)在這個月球上，因此月球背面看起來那么不同也就不奇怪了——它們本來就不是同一個天體。這種新模型對月球的遠古起源和現(xiàn)代外貌提供了一個系統(tǒng)的描述，但在阿斯普豪格看來，這個概念應(yīng)該更加深入。它展示了行星形成的一種更廣泛、并且基本被忽略的過程：低速碰撞，就像親吻時兩個身體接觸在一起。

像大多數(shù)理論一樣，阿斯普豪格的雙月碰撞模型是在前人研究的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。事實上，最初對月球起源的科學(xué)描述也集中在兩個不同天體的相互作用上，但是它闡釋了一種分離，而不是結(jié)合。1878年，喬治·H.達爾文，也就是查爾斯·達爾文的兒子，提出月球是從快速旋轉(zhuǎn)的初生地球上被甩出去的，就像一個任性的孩子從旋轉(zhuǎn)木馬上掉下去那樣。他推測，地球上因此缺失的一塊，仍然可以在太平洋的洋盆中找到遺跡。

這個分裂假說存在了很長時間。我還記得自己是個孩子的時候，在我哥哥給的那些奇幻的科學(xué)書籍中，看到過這種描述。但是從動力學(xué)的角度上講，這種假說是行不通的。沒有一種可行的方式能讓地球旋轉(zhuǎn)得如此之快，以至于將其表面甩出去一部分;就算有，也不存在一種減少角動量的方式，讓地球和月球的旋轉(zhuǎn)減慢到今天這種速度。至于太平洋，它只是因板塊運動而產(chǎn)生的板塊間暫時的特征結(jié)構(gòu)而已。月球在44億年前形成的時候，太平洋并不存在。（不要責備達爾文，他的理論比板塊運動學(xué)說早了90年。）

這種理論并沒有解釋擺在我們面前的問題：月球為什么會長成這樣？

其他月球起源假說也隨之而來，對月球和地球的關(guān)系有不同的解釋，但是都存在著致命缺陷。美國宇航員T.J.J. 西認為月球是獨立起源的星球，被捕捉到了地球的軌道中。這種假說的缺陷在于，地球產(chǎn)生的重力不足以完成這種誘捕。其他一些研究人員認為， 地球和月球在早期的太陽系中是合并存在的，法國數(shù)學(xué)家愛德華·羅什就是這種假說的堅定

支持者。這種假說的缺陷在于，當?shù)刭|(zhì)化學(xué)家研究了“阿波羅”宇航員帶回來的月巖時，發(fā)現(xiàn)月球的物質(zhì)組成缺乏易揮發(fā)性化合物。

這樣看來，平行天體理論似乎更加接近實際。然而，從其他方面來說，月球的化學(xué)和地球是非常相似的——事實上是奇怪地相似。月球巖石中兩種氧含量的比例與地球巖石幾乎完全一致。氧含量比例就像一個ID標簽，告訴你一種東西是在哪里產(chǎn)生的。隕石有自己的獨特比例，火星有自己的獨特比例，只有月球看上去就像是地球的雙胞胎兄弟。因此， 總的來說，月球跟地球一點都不相似，但它又跟地球完全類似。這又是一個需要被解釋的精細不對稱性。

行星科學(xué)家研究了所有復(fù)雜證據(jù)，并且在一個新的創(chuàng)世神話上達成和解。這就是大碰撞理論，在1975年發(fā)表的兩篇開創(chuàng)性的科研文獻的基礎(chǔ)上產(chǎn)生。在這一模型中，地球最初是沒有衛(wèi)星的。地球形成之后不久，和一個與火星大小相似的天體發(fā)生碰撞，這個天體通常被稱作忒伊亞（希臘神話中月球女神塞勒涅的母親）。碰撞產(chǎn)生的煉獄般環(huán)境導(dǎo)致地球

外層的一部分和忒伊亞一起蒸發(fā)，其中一些物質(zhì)因此湮滅，但很大一部分在受傷的地球周圍形成盤狀結(jié)構(gòu)。在很短時間內(nèi)（或許只有10年），這個盤狀結(jié)構(gòu)就形成了月球。

盡管還存在不確定性，但大碰撞理論方便地涵蓋了地月系統(tǒng)的大部分化學(xué)和動力學(xué)特征，它幾乎被所有人認為是月球為什么會存在的最佳解釋。然而，它并沒能回答擺在我們面前的問題：月球為什么會長成這樣？

這不僅僅是一個表面形態(tài)的問題。月球上的地形地貌是由固化的深色巖漿海形成的平原。由于某種原因，幾乎所有的巖漿海都集中在朝向地球的一面。更普遍地說，在早期月球上，朝向地球的半球火山活動更加頻繁。美國航空航天局的重力恢復(fù)與內(nèi)部實驗室計劃（GRAIL）測量證實，月球背面的地殼厚度更大。執(zhí)行任務(wù)的飛船同時發(fā)現(xiàn)，正面（ 并且只存在于正面）具有埋藏起來的長線狀地貌系統(tǒng)，行星地質(zhì)學(xué)家認為這是火山巖脈。一個明顯的可能性解釋是地球的重力造成了這種不平衡，但是物理上并沒有一種可行性將它們聯(lián)系起來。

“人們嘗試解釋這種不對稱性已經(jīng)很長時間了。經(jīng)常有新的想法被提出來，它們會被討論一段時間，但是最終都沒了下文?！卑⑺蛊蘸栏裾f。更經(jīng)常發(fā)生的是，月球的這種雙重特征被徹底忽視了。2013年秋天，加州理工學(xué)院的大衛(wèi)·史蒂文森在英國皇家科學(xué)會主持了一場大型研討會。在研討會上，他笑著談到自己的同事是怎樣對待月球這個問題的：“房間里有頭不容忽視的大象，但大家都心照不宣地繞過它，去看角落里蹲著的那只貓。”

在很多方面，阿斯普豪格的模型是當前關(guān)于月球形成的主流看法的有機延伸。事實上，也是對所有行星形成的主流看法的延伸。在早期太陽系中，圍繞著新生的太陽，由星塵到巖石，由巖石到小行星，再由小行星到行星，依次逐漸積累形成，這一過程形成于45億年前。從對隕石的分析到對幼年行星周圍類似的吸積盤的觀測，這個理論已經(jīng)有海量證據(jù)支持了。在行星形成的同時，越來越大的天體相互撞擊。阿斯普豪格說，這些撞擊中有一些必須足夠輕柔，使得相撞的兩個天體黏附在一起，形成一個更大的天體。否則行星就會停止生長，太陽系會是一堆碎裂的石頭。（待續(xù)）