让你回想起地球还是婴儿的时候。太阳系是一个残酷的苗圃。巨大的岩石碎片在炽热的年轻太阳周围混乱地旋转，经常轰炸新生的行星。地球是在这个时期形成的，被恰当地称为冥王星，如果没有这种持续不断的火雨构建我们星球的骨骼，我们根本不会在这里。
月亮也不会。
在这段时期即将结束时，大约 45 亿年前，一颗名为 Theia 的火星大小的原行星在一次碰撞中撞击地球，被认为释放的能量是终结恐龙的小行星的 1 亿倍。撞击摧毁了忒伊亚，将巨大的物质羽流抛入轨道——并诞生了我们的月球。
这个巨大的撞击情景是月球如何形成的主要理论，因为它与我们今天观察到的地球和月球的大部分情况相符。但科学家们仍在争论细节。例如，对撞击的早期模拟表明，月球主要由忒伊亚的材料制成，但对月球岩石的分析表明，地球和月球的地球化学成分几乎相同。
然而，现在，美国宇航局艾姆斯科学家和杜伦大学研究人员在最近的一篇论文中描述了一种新的高分辨率模拟，可能有助于解决这种差异。
根据该论文，许多可能的影响情景的结果与观测结果更接近，包括月球的轨道和组成。但也许最令人惊讶的是，先前的工作表明月球的形成可能需要数月或数年，而新的模拟表明我们的卫星已形成并在短短数小时内被弹射入轨道。
在模拟中，如下面的视频所示，Theia 以一记重击击中地球。一条来自忒伊亚和地球的物质弧线进入轨道并形成两个物体。其中较大的一个，注定要回到地球，将较小的一个，月球，发射到一个稳定的轨道上。如果最初的碰撞发生在午夜，那么月亮就会在早餐时形成。
这不是第一次尝试更好地将我们的观测结果与月球的巨大撞击起源故事相吻合。
科学家们提出并模拟了许多理论来解释月球的地球化学成分。这些包括更高能量或多次撞击、肇事逃逸或早期撞击的可能性，当时地球仍被岩浆海洋覆盖。这些仍然是可能的，尽管每个都有自己的挑战。
在这里，团队采取了不同的方法，这表明问题可能不在于理论，而在于我们对它的模拟。较早的模拟使用了数十万或数百万个“粒子”——您可以将这些视为地球和忒伊亚大块的理想化数字替代品，每个都遵循碰撞中的物理定律。另一方面，最新的模拟使用了数亿个粒子，每个粒子的直径约为 8.5 英里（14 公里）。
该解决方案以一种以前不太详细的模拟根本无法做到的方式将大撞击的机制带到了焦点。在这个过程中，这项工作提出了一个新的、可能更简单的理论：月球迅速形成，只需一步。研究小组发现，这种情况可以产生与我们非常相似的卫星，从轨道到组成。
然而，虽然这项新工作很有吸引力，但进一步加强它需要更高分辨率的模拟，而且至关重要的是，未来的任务需要从月球本身收集更多样本。
无论科学家发现什么，月球形成的故事都有深远的影响。它的命运与地球密切相关，从潮汐到板块构造，再到生命本身的兴起和进化。如果我们发现我们的月球是一个异常值——至少它似乎在我们的太阳系中——那么生命出现并在其他地方长期生存的机会可能会更低。我们只是还不知道。
这就是为什么构建和研究像这样的模拟很重要的原因。
杜伦大学研究员、论文合著者文森特·埃克在一份声明中说：“我们对月球是如何形成的了解得越多，就越能发现地球的演化。” “它们的历史是相互交织的——并且可以在其他行星因类似或非常不同的碰撞而改变的故事中得到呼应。”
图片来源：美国宇航局艾姆斯研究中心