新模拟显示：月球可能在五小时内形成

月球形成于一次惊天碰撞，这个故事并不新鲜；新研究改变的是我们对速度的想象。研究者把地球与忒伊亚在碰撞前的温度和物质强度纳入模拟，发现月球在某些条件下或许不是经历漫长聚合才诞生，而是在短短五小时内便已成形。不过，这个极端结果依赖无法确知的初始条件，因此更重要的启示是：行星碰撞模型不能忽略天体材料本身的性质。

月球可能在灾难性碰撞后五小时内形成

月球很可能诞生于约 45 亿年前，由地球与一颗火星大小的原行星忒伊亚（Theia）发生巨大碰撞后留下的碎片聚合而成。

新模拟显示，地球与这颗早已消失的原行星发生灾难性碰撞后，月球最快可能只用了五小时便形成。这个令人意外的发现，或许还能帮助我们理解宇宙近邻乃至更遥远区域发生过的其他古老撞击。

专家强烈怀疑，太阳系尚且年轻、极不稳定时，一颗名为忒伊亚的火星大小天体撞上了早期地球，月球就此诞生。这次巨型撞击很可能把原本相邻的两个世界变成旋转的熔融岩石团，最终聚合、冷却成我们今天看到的地球和月球。许多科学家认为，如果没有这次碰撞——它也可能把忒伊亚的部分残块深埋在地球内部——生命或许根本不会在地球上出现。

NASA 阿波罗任务采集的月岩，为这一理论提供了证据；该理论被称为“巨型撞击假说”。这些样本还告诉我们，月球约有 45 亿年历史，也就是说，这次碰撞大约发生在太阳诞生 1 亿年后。不过，尽管科学家此前已经模拟过这次撞击，要准确判断月球究竟如何形成、又在地球与忒伊亚相撞多久后出现，一直十分困难。

模拟首次重点考察两个天体的地质性质

在 9 月 1 日发表于《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）的新研究中，研究人员进行了一系列模拟，重点考察地球与忒伊亚在碰撞前可能具有的不同地质性质。此前，这个因素受到的研究相对有限。

研究第一作者、西南研究院驻科罗拉多州博尔德的地质学家兼行星科学家阿迪恩·登顿（Adeene Denton）在一份声明中说：“当你把地球和月球模拟成具有不同地质性质的碰撞天体时，月球从撞击中形成的方式也会改变——过去我们认为没有必要考虑这一点。”

西南研究院还通过 YouTube 视频展示了这组月球形成模拟。

此前，地球—忒伊亚撞击模拟主要关注这两个相撞天体的质量；在新研究中，研究人员最感兴趣的则是两个天体的物质强度，尤其是它们外层的硬度。

登顿说：“模型已经发展到会纳入物质强度；当你研究小行星等较小天体之间的碰撞时，这个因素确实非常重要。我们原本不确定它对月球是否也重要。完成模拟后，我们发现它的影响其实相当大。”

温度决定碰撞强度，也决定月球成形速度

影响碰撞天体强度的主要因素是温度。地球与忒伊亚相撞时都非常年轻，仍然炽热，表面柔软或处于熔融状态。这些性质会对碰撞形成缓冲，让碎片大体保持完整，从而使月球更快形成。但巨型撞击假说于 2001 年首次提出时，研究人员起初认为碰撞发生得晚得多；这意味着两个天体已经冷却，性质也更脆。在这种情况下，碰撞会产生范围更大的岩石碎片场，碎片聚合所需的时间也会更长。

研究人员用一系列可能的温度模拟了碰撞。他们发现，在最极端的情形下——也就是两者处于最高温度时——月球可能只用五小时便形成。然而，这只是一种可能结果；我们无法知道地球与忒伊亚相撞时究竟有多热，因而也无法确知它们当时的强度。

月球成形之后，仍经历了漫长的冷却

月球刚刚成形时，最初覆盖着一片岩浆海，历经数亿年才凝固。即便凝固之后，由于当时离地球更近，它很可能仍是一片火山肆虐的炼狱。不过，随着时间推移，月球逐渐远离地球并进一步冷却，如今通常被认为在地质活动上已经死亡。（月球仍在缓慢远离我们；如果约 50 亿年后垂死的太阳没有先摧毁它和我们，它最终甚至可能完全逃离地球引力。）

这项发现还可能改变其他撞击与系外卫星研究

新模拟凸显了物质强度在行星撞击建模中的重要性。这可能改变我们对其他古老撞击的认识，例如使木星的卫星木卫三偏离自转轴的那次撞击，或孕育出土星卫星土卫六的那次撞击。

此外，据 Live Science 的姊妹网站 Space.com 报道，这些发现还可能影响系外卫星的搜寻。系外卫星是围绕遥远系外行星运行的假想卫星，迄今仍未被成功发现。过去，天文学家寻找这类异星卫星的主要方式之一，是观察系外行星周围的碎片场。然而，如果月球的情况具有代表性，这些碎片场可能存在时间极短，因而很难被识别。

思想框架

文章以巨型撞击假说为起点，先说明月岩证据能确定月球的大致年龄，却不能回答它在碰撞后多久成形。新研究把过去较少考虑的地质性质与物质强度加入模拟，并进一步指出温度会改变天体外层的软硬、碰撞产生碎片的完整程度和聚合速度。最热这一极端条件给出了“五小时形成月球”的结果，但作者同时保留关键限定：地球与忒伊亚当时的真实温度和强度无法确定。研究的更广泛落点因此不只是刷新月球形成速度，而是要求其他行星撞击模型也认真处理物质强度，并重新思考以持久碎片场搜寻系外卫星的可行性。