月球本双生时（下）

文/科里·S.鲍威尔 译/晨飞

阿斯普豪格的整个职业生涯都用来研究这种碰撞过程的精妙，最初在加州大学圣克鲁兹分校，2012年之后在亚利桑那州立大学。这些年来，他对主流的大碰撞理论贡献巨大，帮助优化了忒伊亚模型。他说：“每天起床，我都面临着吸积理论不完善但又复杂的现状。”他对一类叫作近吸积的事件产生了兴趣，在这类事件中，两个行星不完全碰撞。他将

大碰撞看成是许多可能性中的一个，在这一系列可能性中，既包括稀松的合并事件，也包括碰撞之后逃逸的事件（碰撞逃逸对行星造成的影响不大，双方都能基本完整地保存下来）。

“我在研究生时期学到的最重要的经验，是意识到在行星科学中，只需稍做一点儿工作，你就会碰触到这门学科的知识极限。这跟物理学不同，物理学有400多年的积累，在找到一个新的、尚未被解答的科学问题之前，你必须做海量工作。”阿斯普豪格说，“在行星科学中，大量的基础问题都还没有很好的答案。刚入门的人经常说这样的话：‘你真的这么认为吗？真的吗？好啊，我也有一个好的想法。’”

阿斯普豪格在会议室里的顿悟，使他开始思考在大碰撞后发生了什么。行星科学家通常认为在那次冲突中只产生了一个月球，但这并不是唯一的可能。阿斯普豪格关于两个月球的理论，和彗星的计算机模型可以极好地契合。“我们认为是双月碰撞。这种想法的产生其实是个巧合。”他说。

不是一个月球，而是两个？天体撞击产生了山体滑坡而不是毁灭？好吧，这些我们回头再谈。

哈佛大学的马蒂亚·丘克提出了第二个月亮从何而来的假说，填补了该领域的第二项空白。大碰撞产生了一个绕地球旋转的、由蒸发的岩石组成的环状结构。丘克认为，在这个环状结构中有两个稳定点，分别位于月球前端60°和统一轨道月球后端60°。这两个稳

定点就像重力潮汐池，平静、没有扰动，允许第二个小一点的天体形成。丘克并没有给伴月命名，但是为了表述方便，我叫它恩底弥翁，希腊神话中月球女神塞勒涅的爱人。

最初，月球和恩底弥翁和平共处，但是随着时间推移，情况发生了一些变化，就像浪漫的爱情故事中那样。重力作用导致月球旋转着远离地球，整个系统的动力作用产生偏移。恩底弥翁失去了平衡，投入爱人的怀抱。丘克认为恩底弥翁最终瓦解，像一场小行星暴风雨一样降落在月球上。

但阿斯普豪格看到了一种与此不同的可能性。

“当天体共轨道的时候，它们的相互碰撞非常缓慢，跟一般物体的降落速度相似，所以不会产生冲击或者大规模的熔解。”阿斯普豪格说，“与其说它像一次巨大的冲击，不如说像一次宇宙中的山体滑坡，是你能想象的最大规模的山体滑坡。”碰撞后期，恩底弥翁残留的部分会以每秒数百米的速度滑落，这一速度比最初启动这一过程的大碰撞的速度小得多。

“如果进行数学演算，你就会在撞击点得到一个凸起的物质块，这是一个由更低密度的物质组成的加厚地壳。”阿斯普豪格说。这一模型得到的图形，与月球背面的实际地壳相吻合。他推测恩底弥翁的直径必须达到1000千米，才能满足附加在地壳中的质量。这是一个合理的大小，大概是现在月球直径的1/4。这样一个小型天体在1亿年中就会冷却下来，这与恩底弥翁开始变得不稳定的年代大致相同。它在月球表面瓦解的时候，会在整个半球的范围内产生碎石，可以很好地解释月球背面加厚的地壳。

双月碰撞理论还有一些引人入胜的结果。在月球背面降落的岩石重量，会把富含放射性元素的熔解物质朝另一个半球的方向压缩。阿斯普豪格说：“这不但导致地壳不对称，也导致热力学不对称。”热量向月球一端汇集，导致月球表面扩张，产生了GRAIL观测到的岩浆脉。看吧，背面的地壳增厚，正面的火山运动，以及神秘的月球山脉，都由这种理论很好地解释了。

至于双月碰撞理论能否完全解释那个引发了这场讨论的不对称现象，也就是集中在月球正面地表的暗斑，阿斯普豪格的信心并不是很充足。他说：“这有点勉强，因为造成月球岩浆海的岩浆喷发是在很久之后，大约是月球形成的10亿年之后。”不过，他的理论通过解释月球背面增厚的地壳和正面集中的内热，给解释岩浆为什么更多地在正面的半球喷发提供了合理的条件。

我越听阿斯普豪格讲，越觉得他说得有道理。虽然双月碰撞理论无法解释月球所有的不平衡现象，但它确实解释了其中很大一部分。但在进展缓慢的月球科学领域中，阿斯普豪格的理论得到的反馈很少。不是一个月亮，而是两个？天体撞击产生了山体滑坡而不是毁灭？好吧，这些我们回头再谈。

普渡大学的行星科学家杰·梅洛许是GRAIL任务中的一员，他提出了一个需要考虑的问题，那就是月球背面和正面的密度是一样的。“很可能恩底弥翁和月球的密度本来就一致，但是这种一致至少使阿斯普豪格的假说更难站得住脚了。”梅洛许说，“它并不是我们认为的大碰撞之后应该有的那种样子。”像丘克那样的动力学专家更倾向于支持这种模型。最终，焦点并不在于有任何反驳双月碰撞理论的证据（真的找不到这样的证据），而在于没有足够确切的证据去支持它。

阿斯普豪格同意这一点。“我们或许已经有了一个可以解释很多问题的假说，但是从某种程度上说，它是无法验证的。”他说，“目前我们特别需要数据。”一种推进这一研究的方式是在月球上建立一个地震台站，读取月球内部结构的完整历史数据。无论在大碰撞（假设它存在）中发生了什么，或是在双月碰撞（同样，假设它存在）中发生了什么，它们一定都在月球内部留下了自己的痕迹。2016年，美国航空航天局将启动“洞悉”计划（InSight），一个建在火星上的高精度地震台站，但是在月球上进行同样任务的提议都被

否决了。“美国在20世纪70年代叫停登月计划是一件很令人难过的事，”阿斯普豪格说，“我觉得最终得到答案的可能是中国人。”

阿斯普豪格说，月球地表地貌传达的终极信息是，行星形成是一个不那么严格的、具有创造性的和相当多样化的过程。

幸运的是，这个阴沉的评论并不是事情的终点，因为还有另一种途径——或者说一整套途径——来检测阿斯普豪格的模型，研究行星和月球形成演化的过程。阿斯普豪格说，近吸积过程的证据广泛存在于我们周围：彗星可能保存着远古碰撞的层次结构，欧空局的“罗塞塔”任务会对此进行研究;冥王星和它的卫星卡戎，或许是在与月球形成方式类似的一次大碰撞中产生的;火星具有独特的南北不对称性，“洞悉”计划将帮助研究碰撞是否是导致这种不对称性的原因。

阿斯普豪格在运行自己模型的同时，想到了更多可供研究的地方。2013年，在《伊卡洛斯》上发表的一篇文章中，他提出土星复杂的卫星系统或许是多重碰撞和合并的结果，是产生月球的这种过程的一个更复杂的版本。他还认为，水星可能是由多个撞击逃逸事件产生的，这可以解释它致密且含铁量高的结构，以及在它灼热的地壳中为什么不可能存在水分。

阿斯普豪格说，月球地表地貌传达的终极信息是，行星形成是一个不那么严格的、具有创造性的和相当多样化的过程，而这种过程被大多数人忽略了。他希望自己没有漏掉其中任何一个部分。“运用现代计算机程序，我们可以探索一个很大的参数空间，”他以2010年驱使自己进入实验室研究双月碰撞模型时的那种热情说，“这种研究乐趣从来不会终止。”