「宇宙出生日记」火星大小的天体撞击地球，形成了今天的月亮

（【宇宙出生日记】栏目内容较多，我们会以连载的方式介绍，本篇是第七期。篇幅较长，如果不能一口气看完，建议先收藏后看，感谢你阅读本文！）

“青天有月来几时，我今停杯一问之。”1300年前，唐朝大诗人李白提出了这样的疑问。能让李白放下手中酒杯的问题，自然是大问题。实际上，直到今天，李白的这个疑问，都还没有答案……

月球是怎么来的、从哪来的、何时来的，任何年代的人都曾经提出过这个深刻的问题。

关于月球的形成，现代科学家们提出了多种说法，比如俘获说、同源说、分裂说等等，不一而足。不过，目前来说，最有说服力的，就是忒伊亚假说。今天，咱们以忒伊亚假说的角度，介绍一下月球的形成过程。

我们前面几期讲到了大约46亿年前，太阳诞生，给整个太阳系带来了生机。在太阳形成后，木星、地球等其他行星也相继形成，太阳系初具规模。

不过，那个时候的太阳系，和今天还是有很大区别的。不仅八大行星的轨道和今天有所区别，甚至当时的太阳系内还有其他已经在今天消失了的行星，比如忒伊亚。

据科学家的推测，忒伊亚的直径大约为6102公里，和今天的火星差不多大。原本忒伊亚和地球相安无事地围绕太阳公转，可惜它们“生错了年代”——晚期重轰炸期，在“错误的时间遇上了错误的人”。由于当时太阳系天体非常多，而且又刚刚形成，远没有达到稳定，所以天体之间的碰撞非常频繁。

据推测，忒伊亚原本位于地球的第四和第五拉格朗日点。我们说过，地球一共有五个拉格朗日点，其中第四和第五个是对称的，和地球构成了一个等边三角形。拉格朗日点，就是可以和地球同周期绕太阳公转的位置。原本忒伊亚在这里可以稳定存在，并且越来越大。可是，由于木星和金星的引力作用，它突然偏离了自己的轨道。

接下来，它越来越靠近地球，最终二者不可避免地撞在了一起。计算机的模拟显示：忒伊亚撞击地球时的速度不到4公里/秒（8900英里/小时），以大约45°的角度撞在地球上。这样的角度是合理的，如果它以更接近直角的方向撞上地球，那么地球恐怕早就被炸碎，和忒伊亚一起构成另一个太阳系的小行星带了。

（图片说明：忒伊亚从拉格朗日点脱离并撞击地球从而形成月球的模拟图）

除了上面这个略显粗糙的动画之外，NASA的科学家还做了一个非常逼真的模拟三维画面。该动画模拟了超过1亿个粒子，并根据它们的即时内能和温度进行着色。他们一共进行了超过3000次的模拟，这只是其中一次，研究结果表明，在忒伊亚撞击事件中，地球损失了10%-60%的大气层。

在两颗天体相撞的瞬间，撞击处温度迅速升高到4000-6000摄氏度。与此同时，地表有大量的物质被炸到太空中，从此不再回到地球。它们在引力的作用下一点点探索，形成了今天的月球。

忒伊亚假说不仅仅是科学家一拍脑门就想到的，它解释了很多现有的现象。比如说地球的内核如此巨大，可能就是因为融入了忒伊亚的内核；月球表面的元素和地球的高度相似，或许就是因为它们本就来自于地球。

不仅如此，科学家们甚至很有可能已经在地球内部找到了忒伊亚的遗骸。亚利桑那州立大学的助理研究员Qian Yuan领导的科学家团队，在非洲和太平洋下方发现了两个名为大型低剪切速度省（LLSVP）的结构，极有可能就是忒伊亚的残骸。

月球的出现给地球的命运带来了转折，甚至可以说，如果没有月球，今天的地球可能像其他星星一样死气沉沉，没有任何生命。

在刚刚形成的时候，地球的自转速度极快，当时的一天只有5个小时。当月球脱离地球时，地球的速度就开始降低了。在天文学上，角动量守恒是一个非常重要的定理，它解释了许多天文现象，包括地球自转的降速。

角动量守恒在生活中也有很多的体现，比如花样滑冰。这张图并没有加速或者减速，随着运动员身体展开，力矩增加，转速降低；而当她收缩身体时，力矩减少，转速也就加快了。

同样的道理，当月球出现后，它就像运动员的手臂和腿一样延伸出去，增加了力矩，这就使得地球的自转速度降低。

自转速度降低是一件好事，如果转得太快，地质结构就不稳定，地震、火山就会更加频发。如果这样的自然灾害频率太高，地球生物是很难生存的。

另外，月球还有一个特点，那就是大。在整个太阳系中，月球和地球的比例是所有卫星-宿主行星比例的最高者。月球的直径达到了地球的1/4，质量也有地球的1/81，虽然差距也不小，但是已经是非常接近的卫星-宿主行星组合了。

凭借着庞大的身躯，月球为地球挡住了无数次小天体的撞击，从月球表面星罗棋布的环形山（陨石坑）就可以看出来了。可以想象，如果没有月球这个护盾，不知要有多少小天体撞上地球，其中势必会有足以导致大灭绝的恐怖灾难出现。

尽管月球在四十多亿年的时间里一直保护着我们，但它似乎并想安分地留在这个位置上。观测数据表明，月球正在以每年3.8厘米的速度远离地球。那么，月球未来会离开地月系吗？还是会在某个位置上停下来呢？这个问题，我们留到下期再介绍~