這是阿波羅17號宇航員在月球表面考察的景象，時間是1972年12月，這也是最後一次阿波羅登月。美國於上世紀60~70年代實施的阿波羅載人登月計畫一共帶回了381.7公斤的采自不同地區的月球岩石和土壤樣本，為月球科學研究的發展提供了寶貴素材，然而對於月球究竟最初是如何形成的，科學界仍舊存在爭議

　　據芝加哥大學網站報道，近期對上世紀70年代阿波羅計畫期間收集的月壤樣本進行的最新分析顯示，目前被主流科學界所接受的有關月球可能起源於45億年前一顆火星大小的天體和地球相撞的理論可能是錯誤的。

　　根據大撞擊理論，計算機模擬認為月球誕生的「母體」來源應當是兩顆星球，即地球和另一顆火星大小的，被稱之為「忒伊亞」的星球。然而近期由芝加哥大學地球物理系研究生張君君(Junjun Zhang，音譯)和4位合作者共同發表的一份論文似乎對這一主流理論形成了挑戰。此項研究對比了月球，地球和隕星體中的鈦含量。他們發現月球的物質組成應當僅僅源自地球。

　　芝加哥大學地球物理學副教授尼古拉·道菲斯(Nicolas Dauphas)是這篇刊載於本月25日出版的《科學》雜誌地球科學分冊上的論文的合著者。他解釋說：「如果月球果真是由兩顆天體相互撞擊而形成的，那麼就像人的遺傳一樣，它的物質組成中就應當包含有來自兩顆星球的物質，大約各自佔據一半的比重。但是我們分析的結果顯示，月球和地球之間在化學成分上幾乎沒有差異。這就說明月球是一個只有單個母體的後代，至少我們目前是這樣認為。」

　　研究小組基於鈦同位素分析進行了相關研究，所謂同位素是指質子數相同，但是原子核中的中子數量存在差異的原子。之所以選取鈦元素作為此項研究的對象，是因為這一元素非常耐高溫。這就意味著當遭受極端高溫環境時，它仍將傾向於保持固態或熔融狀態，而不會變成氣體形態逃逸。鈦元素同時還保留著在太陽誕生之前的無數次超新星爆發中產生的不同同位素特徵。這些爆發事件將具有輕微差異的鈦同位素撒入太空之中。太陽系中不同的天體在相互碰撞中獲得不同的同位素特徵，這讓科學家們得以追蹤月球物質的真正起源。

　　行星DNA

　　道菲斯說：「當我們對不同的行星和隕星體進行考察時，我們可以看到不同的同位素特徵。這就像是它們各自不同的DNA。」隕星是墜落地球的小行星碎片，其中鈦同位素的特徵和地球相比存在很大的差異。而分析的結果顯示，月球的鈦同位素特徵和地球相比嚴格相符。張君君說：「我們一直認為月球有兩個母體，但是當我們對其化學成分進行分析時卻發現，看起來它只有一個母體。」

　　張君君先前便已經發現月球和地球樣本中的鈦同位素組成存在差異。隨後她對這些結果中的宇宙射線偏差進行了修正，這種偏差將有可能造成月球樣本鈦同位素數據的變化。地球和月球每時每刻都處於來自太陽和更遙遠星系產生的宇宙射線的轟擊之中。地球擁有大氣和磁場來有效抵禦這種轟擊，而月球卻完全暴露在這種「狂轟濫炸」之中。

　　張君君說：「我們將鈦同位素的數據與釤和釓兩種元素的數據進行比對，因為這兩種元素對宇宙射線水平非常敏感。」造成地月之間這兩種元素組成上發生變化的因素一般而言就是宇宙射線的作用。張君君說：「我們發現了鈦元素和釤和釓兩種元素的數據之間存在非常漂亮的線性相關。」

　　張君君的此項工作大大推進了其它科學家先前已經取得的結果。不過他們所採用的方法是對比地球和月球土壤樣本中的氧同位素數據，但是這種元素相對較不耐高溫，因此在發生大規模衝撞時較容易發生氣化。

　　月球誕生之謎

　　但是要想最終揭開月球的形成之謎仍將是非常困難的，因為每一種月球形成理論都有其缺點。比方說，儘管鈦元素非常耐高溫，當發生極其劇烈的衝撞事件時仍然可能發生氣化並最終滲入圍繞地球運行的撞擊產物中，並最終演化成了月球。這一過程可能就將來自忒伊亞的標記消除了，這樣的結果同樣可以解釋此次芝加哥大學的研究結果。但是這一說法的問題在於，如果圍繞地球轉動的撞擊物質盤和地球本體之間存在過多的物質交換，這將導致整個物質盤落回地球。

　　於是我們又回到一個早已經拋棄的古老假設中去了：是否有可能月球是早期處於高速自轉中的地球在遭受撞擊之後分裂出去的一部分？這一假說將可以解釋地球和月球之間存在的物質成分相似性，但是地球怎麼可能自轉速度會快到可以將這麼一大塊物質分裂出去呢？這一點難以得到解釋。

　　還有第三種理論，那就是地球和一個「冰凍星球」相撞，這顆星球完全不含有鈦元素。然而在太陽系中並不存在完全由冰雪組成的星球。道菲斯說：「無論如何它們的含量中總歸會有相當一部分岩石物質，因此它仍然會帶有一部分鈦元素。」

　　再或者，這顆假想中的「忒伊亞」星球恰好擁有和地球完全相同的化學組成特性。但是這不太可能，因為地球的化學組成特徵是在數千萬年間和來自太陽系各處的不同星體發生撞擊合併之後混合的結果，出現與之相同化學組成的情況非常困難。

　　道菲斯說：「我想我們知道月球是由什麼組成的，它是如何形成的，但是即便是在阿波羅計畫實施40多年之後的今天，我們對於這些封存在美國宇航局設施內的月壤樣本仍然有很多事情可以做。」