月球起源，迷霧重重
月球是地球的唯一天然衛(wèi)星，地球上的萬物早已習(xí)慣了在夜晚與月亮相伴的日子。然而對(duì)于月球是如何起源的，人們至今也沒有一個(gè)合理的解釋。
幾百年前的天文學(xué)家就意識(shí)到，月球不可能是地球捕獲的過路天體。因?yàn)樵虑虻闹睆匠^了地球直徑的四分之一，就算遠(yuǎn)古有一顆月球這么大的天體從地球身邊掠過，地球也沒有足夠大的引力把這么大的天體束縛住。
于是在1879年，天文學(xué)家喬治·達(dá)爾文，也就是著名生物學(xué)家查爾斯·達(dá)爾文的兒子，提出了一個(gè)關(guān)于月球起源的“地球旋轉(zhuǎn)”假說：早期地球旋轉(zhuǎn)速度太快了，以至于有一大塊巖石被甩到了空中，最終形成了月球。
這個(gè)假說流行了一段時(shí)間，但是到了20世紀(jì)早期，人們發(fā)現(xiàn)這個(gè)假說并不符合行星動(dòng)力學(xué)的規(guī)律。那時(shí)的天文學(xué)家知道，一個(gè)特定的天體系統(tǒng)，比如地球和月球組成的系統(tǒng)，其角動(dòng)量應(yīng)該是守恒的，不變的，除非有外力介入了這個(gè)系統(tǒng)。如果月球原本是地球身體的一部分，后來兩者分開了，那么今天地球和月球的角動(dòng)量之和，應(yīng)該等于它們沒有分離前的年輕地球的角動(dòng)量。
經(jīng)過角動(dòng)量反推計(jì)算，年輕地球要有這么多的角動(dòng)量，當(dāng)年它的自轉(zhuǎn)周期將是4小時(shí)。一天只有4個(gè)小時(shí)，聽上去地球已經(jīng)旋轉(zhuǎn)得夠快了吧?但實(shí)際上，要讓年輕地球把自己撕裂，甩出月球那么大一團(tuán)物質(zhì)，地球的自轉(zhuǎn)周期應(yīng)該再快一倍，必須達(dá)到2小時(shí)才行。但實(shí)際地球早期自轉(zhuǎn)速度并沒有那么快，因此也就沒有那么多的角動(dòng)量，這樣一來“地球旋轉(zhuǎn)”假說也就站不住腳了。
月球來自地球嗎?
圍繞月球起源，接下來出爐的是“巨大撞擊”假說。這個(gè)假說認(rèn)為，當(dāng)年有一顆火星大小的天體撞擊了年輕地球，這個(gè)天體灰飛煙滅了，卻把地球的一部分物質(zhì)撞了出去，物質(zhì)碎塊最后聚合在一起，形成了月球。
這個(gè)假說與天文學(xué)家對(duì)于太陽系行星起源的解釋有相通之處。在太陽系早期，許多小的巖石碎塊和塵埃彼此相撞、熔合，變得越來越大，最后形成了各大行星。所以在太陽系早期，應(yīng)該存在著一些較大的星體，因此年輕地球遭受火星那么大的天體撞擊也是有可能的。
如果月球是在巨大撞擊中產(chǎn)生的，那么月球巖石里就應(yīng)該含有一些與地球巖石不同的物質(zhì)，因?yàn)閾诫s了那顆肇事天體的物質(zhì)，有些同位素的含量應(yīng)該與地球不一樣。要證實(shí)這個(gè)假說，天文學(xué)家只要分析一下月球巖石成分，并與地球巖石成分對(duì)比就可以了。
2012年，美國科學(xué)家完成了對(duì)月球巖石成分的最全面的分析。他們發(fā)現(xiàn)，地球和月球所含有的氧、鉻、鉀、硅同位素幾乎沒有什么不同。天文學(xué)家開始對(duì)“巨大撞擊”假說產(chǎn)生了懷疑。2013年，另一個(gè)美國科學(xué)家在月球巖石樣品中發(fā)現(xiàn)了水。如果月球是在巨大的撞擊中產(chǎn)生的，從地球上飛濺出去的物質(zhì)應(yīng)該溫度相當(dāng)高，熔融的巖石里應(yīng)該不再含有水的成分，月球形成后也不會(huì)含有水。
“巨大撞擊”假說也面臨危機(jī)，它還無法解釋月球的起源。
核爆炸催生月球
最近，一位荷蘭天文學(xué)家提出了關(guān)于月球起源的新假說——“核爆炸假說”。他認(rèn)為，45億年前年輕地球的內(nèi)部曾經(jīng)發(fā)生了一次巨大的核爆炸，把一部分地球物質(zhì)炸上了天，形成了月球。這個(gè)天方夜譚般的假說令人難以置信，但是荷蘭天文學(xué)家提出了幾個(gè)重要的證據(jù)。
首先是地球熱量收支情況異常。地球向外輻射的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于從太陽那里獲得的能量，大量的能量讓地球表層火山和地震活動(dòng)頻發(fā)，地球磁場(chǎng)的產(chǎn)生也與地球內(nèi)部的高能量有關(guān)系。實(shí)際上，這些多余的能量來自地球內(nèi)部放射性元素大量衰變產(chǎn)生的能量。
荷蘭天文學(xué)家認(rèn)為，在早期地球環(huán)境中，那些重的放射性元素，比如鈾、釷、钚，在地球形成后不久就沉入地下深處，在地球的外核和地幔之間的邊界附近累積，形成了核材料富集的區(qū)域。這些核材料會(huì)發(fā)生衰變，釋放出快速運(yùn)動(dòng)的中子。一般來說這個(gè)過程是平緩的，但是如果中子擊中了放射性元素的原子核，比如鈾-238，中子被吸收的同時(shí)，鈾-238會(huì)變成钚-239，它本身是一種核裂變材料。如果越來越多的中子被吸收，核裂變材料就會(huì)越來越多，最終核材料富集區(qū)域進(jìn)入了所謂的超臨界狀態(tài)，裂變不可逆轉(zhuǎn)地爆發(fā)，于是核爆炸發(fā)生了。
是否有更有力的證據(jù)來說明地球內(nèi)部有核反應(yīng)發(fā)生呢?日本和意大利的科學(xué)儀器探測(cè)到了地球內(nèi)部存在大量的中微子，這些幽靈般的粒子幾乎不與其他粒子發(fā)生反應(yīng)，而且它們是核反應(yīng)的產(chǎn)物。這就說明至少在今天，地球內(nèi)部還有天然放射性元素衰變，甚至有天然核反應(yīng)堆在工作，釋放出中微子。
荷蘭科學(xué)家提出的第二個(gè)證據(jù)正是關(guān)于地球天然核反應(yīng)堆的。在1972年，法國科學(xué)家曾經(jīng)在西非加蓬的奧克洛地區(qū)開采鈾礦，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這個(gè)鈾礦的鈾同位素U-235含量非常低，說明那里曾經(jīng)有核反應(yīng)堆工作，消耗了鈾同位素。進(jìn)一步探測(cè)發(fā)現(xiàn)，那里一共有16個(gè)天然形成的核反應(yīng)堆，直徑在1.5米到10米之間。每個(gè)反應(yīng)堆釋放能量的功率大約有100千瓦，它們時(shí)開時(shí)關(guān)，有時(shí)可以幾十萬年連續(xù)工作，如此這般，維持了大約20億年的時(shí)間，直到它們耗盡了自己的鈾同位素資源。
自然核反應(yīng)堆在地球上是存在的，而在年輕地球的內(nèi)部，積累的核材料之多，足以形成更為巨大的核反應(yīng)堆，并制造一起爆炸案，把地球的一部分炸上天。
如何檢驗(yàn)月球起源的核爆炸假說呢?某些同位素的含量會(huì)告訴我們答案。
我們知道，太陽系中有一些隕石，它們幾乎是與地球同時(shí)誕生的，而且此后的幾十億年，它們所含的物質(zhì)基本保持不變。而一種叫做氙136元素只形成于強(qiáng)烈的物理環(huán)境中，比如在核爆炸中產(chǎn)生出來。因此，如果年輕的地球曾經(jīng)發(fā)生了核爆炸，就會(huì)制造出一些氙元素，這部分氙元素會(huì)進(jìn)入地球巖石和新生的月球巖石里，這樣一來，地球巖石和月球巖石里所含的氙元素含量就會(huì)比沒有受到核爆炸“污染”的太陽系隕石里的氙元素含量高。
因此，如果我們分析月球的巖石，發(fā)現(xiàn)氙含量比太陽系隕石里的氙含量高，就可以確定，月球形成過程中確實(shí)發(fā)生了核爆炸。
目前這項(xiàng)工作還在進(jìn)行中，結(jié)果還不得而知。
太陽系多次發(fā)生核爆炸
如果月球這么大的衛(wèi)星是行星核爆炸的產(chǎn)物，那么放眼整個(gè)太陽系的早期歷史，是否還有類似的核爆炸發(fā)生呢?
在火星和木星之間，有一個(gè)小行星帶，那里有大量的小行星，卻沒有聚合成一顆大的行星。許多天文學(xué)家都試圖解釋這個(gè)位置為何沒有形成大的行星。從月球核爆炸假說的角度看，也許今天小行星帶的位置曾經(jīng)有一顆行星，這顆行星與年輕地球一樣，也在內(nèi)部積聚了太多的核材料，然后在一次巨大的核爆炸中，這顆行星徹底被炸碎了，殘余的碎塊變成了小行星。
甚至于火星在早期都可能發(fā)生過核爆炸?；鹦堑馁|(zhì)量只有地球的九分之一，卻位于地球和巨大的木星之間，從太陽系行星的尺寸與位置的關(guān)系看，火星的質(zhì)量顯得過小了。火星的軌道偏離圓形較大，這令人迷惑;火星的極軸甚至曾發(fā)生過90度旋轉(zhuǎn)，火星的南極點(diǎn)曾是赤道地區(qū)。火星的自轉(zhuǎn)也很慢，火星的形狀與自轉(zhuǎn)也不協(xié)調(diào)，因?yàn)榛鹦堑馁|(zhì)量重心不在球體的正中心。難道經(jīng)過了幾十億年的漫長演化，火星還沒有把自己的運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)調(diào)整好?也許火星早期也經(jīng)歷過一次核爆炸，炸飛了火星的大部分物質(zhì)，也讓火星的重心與中心不重合，火星的運(yùn)動(dòng)軌跡從此變得很詭異。
除了地球、火星和小行星帶外，太陽系其他天體是否也曾經(jīng)歷核爆炸?天文學(xué)家還需要進(jìn)一步探索才能得知。不管怎樣，太陽系早期真是危險(xiǎn)萬分，幸虧那些半衰期短暫的同位素的熱量早已消耗干凈，今天的各個(gè)行星包括我們的地球已經(jīng)安全多了?？扇祟愖约褐圃斓暮宋淦鲄s在威脅著地球和人類自身。地球能否逃脫人類制造的核爆劫難呢?
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