一直以來(lái),地球在我們眼里都是個(gè)孤獨(dú)的星球,陪伴它的只有一個(gè)不長(zhǎng)毛的月球。雖然比一顆衛(wèi)星都沒(méi)有的冥王星和金星要強(qiáng),但小鄰居火星都有兩顆衛(wèi)星,更別提木星(60顆衛(wèi)星)和土星(53顆衛(wèi)星),難免讓人沮喪。
然而,一篇2011年8月發(fā)表于《自然》期刊的文章為地球喚回了些許往日榮光:44億年前,地球身邊曾有兩個(gè)月亮,一大一小。后來(lái)小月亮被大月亮吞并了,合二為一。
這篇文章的作者,美國(guó)加州大學(xué)天文學(xué)家艾瑞克·阿斯伏格和瑞士伯爾尼大學(xué)的碰撞建模者馬丁·祖西,是在研究月球表面的不對(duì)稱(chēng)性時(shí)得出這一推斷的。
月亮的雙面性一直讓天文學(xué)界充滿(mǎn)疑惑:它面向地球的那一面平滑而遼闊,只有低緩起伏的山丘。而上世紀(jì)60年代時(shí),空間探測(cè)器首次繞到背面,卻發(fā)現(xiàn)它陰暗的一面坑坑洼洼,布滿(mǎn)了高低不平的山巒和坑洞。
更有趣的是,它背面的表殼比正面的要厚50公里,而正面的表層相比起背面,蘊(yùn)含的鉀、磷和稀土元素混合物——通常被叫做KREEP(克里普礦物)——要豐富得多,似乎當(dāng)月球的熔巖冷卻時(shí),全都被堆積到了正面。
主流的解釋是,來(lái)自地球的重力潮汐造成了月球的兩面不平衡。但阿斯伏格和祖西卻有另一種想法:“月球坑坑洼洼背面的罪魁禍?zhǔn)?,是一個(gè)巨大的外來(lái)撞擊物。但那不是墜落的變形金剛,而是很久之前曾存在的另一顆小月球?!?br/> 他們專(zhuān)門(mén)建造了一個(gè)模擬程序,用來(lái)復(fù)原當(dāng)時(shí)的過(guò)程:
這一切都發(fā)生在44億年前。當(dāng)一個(gè)火星大小的原行星撞上地球時(shí),四處噴射的宇宙碎屑聚集成了許多小衛(wèi)星,包括大小月亮。大月亮成功地把其他衛(wèi)星都逐出了自己的領(lǐng)地,只剩一個(gè)小的,大概只有大月亮的三十分之一體積,直徑1000公里。它正好卡在大月亮和地球之間的拉格朗日平衡點(diǎn)。于是,兩者共用一個(gè)運(yùn)行軌道,彼此跟地球維持著60度的夾角,相安無(wú)事地漫步在太空中。
然而,地球的重力潮汐不斷地將兩個(gè)月亮往外推,漸漸地,當(dāng)它們外移到如今月亮和地球距離的三分之一處時(shí)(用了起碼幾百萬(wàn)年),這個(gè)三角平衡被打破了,來(lái)自太陽(yáng)的重力開(kāi)始發(fā)揮作用?!靶≡铝翢o(wú)法再待在原來(lái)的位置上。由于處在同一個(gè)軌道,它被不由自主地推向了大月球,直直撞了進(jìn)去?!?br/> 但這個(gè)奇觀發(fā)生得非常緩慢。“如果你打算好好觀賞的話(huà),估計(jì)得準(zhǔn)備很大一桶爆米花。因?yàn)檎麄€(gè)過(guò)程持續(xù)的時(shí)間有好幾個(gè)小時(shí)。”阿斯伏格說(shuō)。
根據(jù)電腦程序的模擬圖,小月亮并沒(méi)有像一顆子彈一樣射入大月亮,而是緩緩地沖擊,其力量只夠在月球表面形成只有自己五分之一直徑大的坑。小月亮的其余部分,則被重力擠壓成了薄薄的一大片,看起來(lái)就像扔在月亮臉上的一塊大披薩。
“當(dāng)撞擊發(fā)生時(shí),大月球本身正從熱溶解狀態(tài)慢慢冷卻,薄薄的外殼下涌動(dòng)著巖漿海洋。來(lái)自小月亮的沖擊力和碎屑,將流動(dòng)的巖漿擠壓到了球體的另一面,從而形成了面對(duì)我們的那些低緩起伏的巖石層?!?br/> 面對(duì)這個(gè)大膽的新推論,許多天文學(xué)家很感興趣,但也持有保留意見(jiàn)。美國(guó)休斯頓月球和行星研究所的天文學(xué)家保羅·斯普蒂斯認(rèn)為:“這條理論無(wú)疑提供了許多值得討論的點(diǎn)。但要證明一個(gè)假設(shè)是對(duì)的,需要進(jìn)行非常仔細(xì)的論證,我暫時(shí)保留懷疑態(tài)度?!?br/> 最好的論證方法是,將月球背面的礦物進(jìn)行信號(hào)偵查并收集分析。但目前還沒(méi)有針對(duì)這個(gè)的勘探項(xiàng)目。不過(guò),美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的月球勘測(cè)軌道器(LRO)一直在圍繞月球,也許可以收集到一些有用的信息。
更好的消息是,今年9月,另一個(gè)名為GRAIL的月球探測(cè)器也將被送上太空。它由一前一后兩個(gè)探測(cè)器組成,會(huì)不斷變換彼此的距離,以精確地測(cè)量月球不同地區(qū)的重力變化。這將幫助科學(xué)家們更好地分析月球的地質(zhì)構(gòu)成,再結(jié)合LRO發(fā)回的數(shù)據(jù),便能對(duì)阿斯伏格和祖西的理論做一個(gè)論證了。