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翻译：蔡贺菁
校对：王婧彧 申振宇
审阅：李宜骅
美编：毫秒
原文链接：https://www.sciencealert.com/new-study-challenges-established-theories-about-moons-early-history
这幅艺术家的概念图展示了一个月球大小的天体以极快的速度撞向一个水星大小的天体。NASA的斯皮策望远镜（Spitzer）发现了几千年前在一颗名为HD 172555的年轻恒星周围发生过这种高速碰撞的证据，当时这颗恒星仍处于行星形成的早期阶段。这颗恒星距离地球大约100光年。
图片来源:NASA/JPL-Caltech
多年来，月球的起源一直是科学界争论的焦点，但近期似乎已经达成了共识——数十亿年前，一个火星大小的天体撞向地球，它的碎片聚结成了月球。
在接下来的几个世纪里，新形成的月球慢慢地远离地球。但一项新的研究表明，这个公认的模型存在一些令人惊讶的细微差别。
根据目前的理论，月球形成于大约45亿年前，即太阳系诞生后不久。它始于早期地球和一颗火星大小的原行星忒伊亚之间的一次大碰撞。
撞击将碎片送入环绕地球的轨道，这些碎片最终形成了月球。
这一理论有大量证据支持，主要与地球地幔和月球岩石的组成成分相关。
艺术家对早期太阳系的想象，吸积盘中粒子之间的碰撞导致了星子的形成，最终形成了行星。这些早期的粒子把原始的矿物带到每个行星。
图片来源：NASA /JPL-Caltech
碎片云的大部分落回了地球，其中很大一部分形成了月球，但也有一些被抛出了地月系统。
内华达大学的斯蒂芬·勒普和他的团队最近发表了一篇论文，探讨了撞击产生的物质的动力学。
月球形成后不久，它绕地球运行的距离大约是现在的5%(平均距离38万公里)，但由于地球和月球之间的潮汐效应，它慢慢地漂移到了现在的高度。
它的表面大部分是熔融岩浆，这些岩浆逐渐冷却并凝固，形成了我们今天所看到的月壳，月幔和月核。
猛烈的撞击在月球表面留下了撞击盆地和陨石坑，火山活动导致了月海的缓慢形成。
月球绕地球的轨道已经稳定为一个偏心率为0.0549的微椭圆轨道。它不是一个完美的圆，在距离地球36万公里到41万公里之间移动。
在地月系统的形成早期，这个系统并不是那么稳定，而吸积月球上的粒子则有更难以预测的历程。
2023年8月24日，由Unistellar公司用春分2号望远镜拍摄的月球。
图片来源：南希·阿特金森
描述演化轨道的术语之一是交点进动(轨道交叉点绕轨道缓慢移动)。它有两种类型，其中一种与轨道上的粒子围绕地月系统的角动量矢量缓慢进动有关。
另一种发生在高偏心双星系统周围，此时轨道天体的倾角很大，粒子沿二元偏心率矢量进动。
考虑到月球开始形成时地球和碎片云中粒子的轨道，这种轨道描述将是不稳定的。
研究团队表明，在所有可能的粒子轨道中，极轨道上的粒子是最稳定的。他们还进一步证明，在月球形成后，它们就存在于地月双星系统周围。
由于潮汐的相互作用，地球和月球之间的距离缓慢增加，极轨道可能存在的空间区域也随之减少。
如今，在目前的月球与地球的距离，由于太阳驱动的交点进动占主导地位，月球没有稳定的极轨道。
研究小组得出结论，极轨道物质的存在会推动像地球和月球这样的双星系统偏心率增长。
如果大量物质进入极地轨道，那么地月系统的偏心率就会增加。
责任编辑：杨伯顺
牧夫新媒体编辑部
『天文湿刻』 牧夫出品
微信公众号：astronomycn
“月球离地球有多远?”这个问题的答案可能会根据你的提问时间而改变。
图片来源:mikiell via Getty Images
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