嫦娥三号月面探测将有助破解月球起源奥秘

腾讯科学讯（王少珣/崔璨/张承民）嫦娥三号着陆器和玉兔号经受了长达14天的月球低温考验，2014年1月12日， 两器将开展新一轮科学探测。 测月雷达将探测月壳浅层分层信息和月壤分层结构； 粒子激发X射线谱仪将获得玄武岩能谱，从探测能谱中可识别出11种元素。

月壤化学元素分布的测定分析是科学家关注点， 据此来解释月球的起源之谜，这一直在科学界存在较大争议。阿波罗飞船曾经从月球上带回岩石样本，美国科学家进行了首次化验分析， 发现月球物质成分与地球相近、但是存在差异。 此次嫦娥三号月壤分析数据可以对比美国数据，从中可能发现一些新的月球起源线索。

月球起源一直是科学界关注的重要问题， 国际存在多种说法，但都没有定论，其中有四种代表性的说法。

月球地球是朋友关系，即捕获说

地球与月球由不属于同一星云团的物质形成，由于地月轨道的变化，在1～10个地球半径范围内，外来的月球在飞过地球附近时被地球的强大引力所捕获，最终成为一颗环绕地球运行的卫星。

主张捕获说的科学家认为，地球和月球处在太阳星云的不同部位，由化学成分不同的星云物质凝聚而形成。月球原来的运行轨道与地球的轨道面交角很小（大约5度），当月球运行到地球附近时，在地月距离为10个地球半径的范围内，月球可能被地球捕获而成为地球的卫星。 但像月球这样大的星球，地球俘获月球的概率较低。 捕获说不能令人满意。

月球地球是兄弟关系，即同源说

月球起源的同源说认为月球与地球是兄弟关系， 两者在太阳星云凝聚过程中同时“诞生”，即在星云的同一区域同时形成了地球和月球。

秉持这一观点的科学家认为，在原始太阳星云，温度和化学成分取决于与太阳的距离。太阳系的各个行星是在星云中不同的区域、由不同化学成分的星云物质凝聚、吸积而形成的。月球与地球在太阳星云中相距较近，形成过程相似，属于同时形成的“兄弟”， 即地球是哥哥， 而月球是小弟。

科学家认为，形成行星时，开始是凝聚、吸积并形成以铁为主要成分的行星核，金属核进一步增长之后，星云中残留的非金属物质才凝聚，月球就是地球形成后剩下的残余物质所组成的。

月球地球是母子关系，分裂说

月球的共振潮汐分裂说坚持月球是地球的亲生女儿，即月球是从地球中分裂出来的。坚持这一假说的科学家认为，在地球形成的早期，地球呈熔融态，由于潮汐共振作用，地球自转不稳定，在地球历史的早期，地球飞快地旋转，其自转速率比现在要高得多。若初期的地球是熔融状态，地球物质在地赤道面上将出现膨胀区，使在赤道面上的一部分熔体分离，或者说这部分熔融物质在地球高速自转情况下从赤道区被甩了出去，甩出去的物质在地球附近的行星际空间凝聚，冷凝后形成月球。一些持这种假说的人还认为，地球上的太平洋就是分裂出月球后留下的“疤痕”。

由于这种假说提出月球是从地球分离出去的，因此这种假说被形象地比喻为“母女说”。不过，由于这一假说与地月系的基本特征不相符，现在已经被大多数科学家所摈弃。

碰撞分裂说

这一假说认为，地球早期受到一个火星大小的天体撞击，撞击碎片（即两个天体的硅酸盐幔的一部分）最终形成了月球。

在太阳系形成早期，行星际空间有大量星云，星云经过碰撞、吸积而逐渐增大。大约在相当地月系统存在的空间范围内，形成了一个质量相当于现在地球质量9/10的“原地球”和另一个火星大小的天体“原月球”。这两个天体在各自的演化过程中都形成了以铁为主的金属核和由硅酸盐组成的幔和壳。由于这两个天体相距不远，因此有机会发生碰撞。剧烈的碰撞不仅使“原地球”的自转产生了偏斜，而且使“原月球”碎裂，幔和壳变热蒸发，膨胀的气体“裹挟”着尘埃和少量的幔物质飞离原月球。被分离的金属核因受膨胀气体的阻碍而减速，被“原地球”吸积并变成了地球的一部分。飞离的气体尘埃物质受地球引力的作用，先形成一些小天体，然后像滚雪球一样不断吸积增长，最终形成现在的月球。

撞击成因说可以合理地解释地月系统的基本特征，如地球自转轴的倾斜与自转加速、月球轨道与地球赤道面的不一致、月球富含难熔元素而匮乏挥发性元素和亲铁元素、月球的密度比地球低、以及月球形成存在过岩浆洋等事实，因此撞击成因说是当今较为合理、较为成熟的月球起源学说，逐渐获得了大多数学者的支持。

2006年，欧洲宇航局的绕月航天器Smart-1完成对月球表面化学成分的测定，测定结果显示月球表面含有包括钙和镁在内的一些化学元素。 一直以来人们关于月球是由地球一部分撞击分裂形成，这次发现为月球起源的“撞击分裂说”提供了有力证据。

美国阿波罗飞船带回月岩样本后， 行星学家们分析对比月岩与地球深处的岩石， 其相似性令人惊讶。当细致观察月岩，月球起源问题变得模糊， 因为月岩当中的同位素与地球岩石当中的发现并不一致。

嫦娥三号有望协助科学家破解月球起源之谜

毕竟月球岩石和月壤的样本较少， 还不能确定哪一种月球起源说法更加合理。 随着嫦娥三号的月壤探测， 我们一定会了解到更多月球的起源信息，这方面的新发现值得期待。 这毕竟是中国科学家首次使用自己制造的航天仪器获得月球表面的第一手资料。

王少珣/崔璨 （北京市苹果园中学天文科技班） 张承民 （中国科学院国家天文台）

原标题：嫦娥三号月面探测将有助破解月球起源奥秘

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