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传统观点认为，月球大约在 43.5 亿至 45.1 亿年前形成。然而，近期发表在《自然》杂志上的一项研究提出了新的观点。来自不同领域的三位科学家从各自的专业视角出发，重新探讨了月球的形成时间。他们的分析结果表明，月球的真实年龄可能比传统认为的更为久远。这一发现为月球的起源与演化提供了全新的视角，或将改变我们对月球早期历史的认知。月球是如何形成的？20 世纪 80 年代末，在夏威夷召开的一个科学会议上，科学家们提出了一种广为接受的理论，解释了月球的起源。这一理论称为 "大碰撞假说"，认为一个火星大小的天体（忒伊亚）与早期地球发生剧烈碰撞，巨大的冲击力将熔融的物质抛入太空。这些炽热的、发光的物质逐渐聚集，最终形成了今天的月球。这一假说不仅形象地描述了月球的起源，还解释了它的一些独特特征。例如，由于月球起始于高温熔融状态，因此它几乎没有易挥发的物质（如水）。此外，月球的铁核非常小，因为它主要是由地球外层的物质形成，而地球外层的铁含量较低。月球表面还覆盖着一层白色的月壳，这是由熔融月球逐渐凝固时漂浮到表面的矿物质构成的。最初，发着光的、新形成的月球距离地球非常近，大约与电视卫星绕地球轨道运行的距离相当。早期地球本身基本上就是熔融且快速旋转的，早期月球会在地球上掀起巨大的潮汐。这些潮汐从地球的自转中汲取能量，将其转移到月球的轨道上，推动月球逐渐远离地球，同时减缓了地球的自转速度。这一过程至今仍在继续——月球每年仍以约 5 厘米的速度远离地球。描绘了月球在潮汐加热事件期间的艺术构象图。到处都有剧烈的火山活动。早期的地球在天空中显得很大，因为它们相距更近。（图 /MPS / Alexey Chizhik）当月球远离地球时，它的轨道会经过一些特定的位置点，在这些地方会出现短暂的轨道摄动。科学家通过研究这些轨道摄动，进一步验证了这一假说，并揭示了月球形成和演化的历史。月球何时形成？确定月球的确切形成时间，以及它是在何时远离地球的，一直是一个复杂的问题。科学家们试图通过分析从月球采集的岩石样本来揭示它的年龄。最古老的月球岩石大约有 43.5 亿年的历史，比太阳系的诞生晚了约 2 亿年。许多地球化学家认为，这些岩石的年龄应该直接反映了月球的形成时间。然而，并非所有科学家都认同这一观点。例如，行星形成领域的一些理论模型表明，在太阳系形成后的头 2 亿年内，行星就已经清除了围绕在太阳周围的绝大部分物质。在这样的时间框架内，像岩石样本显示的那样晚期的巨大撞击，似乎不太可能发生。新的观点这正是新研究的切入点。研究人员跟进了 2016 年一项关于月球的研究，那项研究提出，月球在逐渐远离地球的过程中，可能经历过极端的加热事件。这种加热方式与木卫一（木星的一颗卫星）的加热机制极为相似。在木星的强大潮汐作用下，木卫一被挤压和拉伸，其内部升温，并导致了剧烈的火山活动，使其成为太阳系内火山活动最活跃的天体之一。同样的，月球在地球潮汐力作用下，可能也经历了类似的内部加热过程。这就像橡皮球被反复挤压会变热一样，这种潮汐加热可能导致月球内部的岩石显著升温。所有岩石都含有微小的 " 内部时钟 " ——通过放射性元素的衰变可以测定其年龄。但如果月球经历了足够强烈的潮汐加热事件，这些 " 时钟 " 可能会被重置，只有在岩石重新冷却后才会再次开始记录时间。因此，测定为 43.5 亿年的月球岩石，可能仅仅反映了月球经历潮汐加热事件的时间，而非它的实际形成时间。这意味着月球的诞生时间必然更早！月球开始是熔融的，然后冷却下来，大约 1 亿年后才重新加热。这次加热事件可能重置了由月球岩石记录的年龄。（图 /Nimmo et al. / Nature）更早的形成时间不仅符合行星形成理论物理学家的假设，同时也能解释从岩石记录中推测出的更晚的年龄。这种年龄差可以通过潮汐加热过程来解释，潮汐加热导致了岩石时钟的重置，从而使得这些岩石所记录的年龄偏晚。未来的探索方向正如科学界常见的情况一样，两个研究小组同时提出了类似的观点。刊登在《自然》上的这项研究认为，潮汐加热事件发生在月球距离地球较远时；而来自亚利桑那州立大学的一个研究小组则认为，这一过程发生在月球距离地球较近时。要确定哪个假设是正确的，或者推翻这两种假设，仍需要更多时间和研究。验证这些假设需要从月球采集更多的样本。幸运的是，中国的嫦娥六号任务在 2024 年 6 月成功带回了月球背面的样本。如果这些样本的岩石年龄仍显示出约 43.5 亿年的数据，将支持这一研究的结论；如果年龄更大，则可能需要提出新的理论。在地球和行星科学中，地球化学家和地球物理学家常常提出截然不同甚至互相矛盾的假说，部分原因在于它们使用不同的测量方法和科学语言。克服这种语言障碍非常具有挑战性。这项新的研究展示了如何弥合语言和学科之间的鸿沟，让不同领域的科学家受益。