月球的年龄可能比科学家之前认为的要大；一项新的研究揭示了它的历史

月球的年龄可能比科学家之前认为的要大；一项新的研究揭示了它的历史（图片来源：/Getty Images）

（神秘的地球）据《对话》（弗朗西斯·尼莫）：一位物理学家、一位化学家和一位数学家走进酒吧。这听起来像是一个糟糕笑话的开始，但就我而言，这是一个想法的开始，可以重塑科学家对月球历史的看法。

我们三个人都对月球感兴趣，但从不同的角度来看：作为一名地球物理学家，我思考了月球的内部；托尔斯滕·克莱恩研究了它的化学性质；Alessandro Morbidelli想知道月球的形成可以告诉我们45亿年前行星是如何组装的。

当我们聚在一起讨论月球的实际年龄时，拥有这些多重视角变得至关重要。

月亮是怎么形成的？

20世纪80年代末，在夏威夷的一次会议上，一群科学家解决了月球是如何形成的问题。他们的研究表明，一个火星大小的物体撞击了早期的地球，将熔融物质抛入太空。这种发光的物质聚集成现在被称为月球的物体。

这个故事解释了很多事情。首先，月球上几乎没有容易蒸发的物质，比如水，因为它开始时是熔融的。它只有一个很小的铁芯，因为它主要是由地球的外部形成的，而地球的外部铁含量很低。它有一个漂浮的白色外壳，由熔融的月球凝固时漂浮到表面的矿物质制成。

这颗发光的新形成的月球最初离地球很近，大约与电视卫星的轨道距离相当。早期的月球会在早期的地球上引发巨大的潮汐，而早期的地球本身大部分都是熔融的，并且旋转得很快。

这些潮汐从地球自转中吸收能量，并将部分能量转移到月球轨道上，缓慢地将月球推离地球，减缓地球自转。这一运动至今仍在继续——月球每年仍会从地球上后退约两英寸。

当月球离开时，它会经过轨道暂时受到干扰的特定点。这些轨道扰动是其历史的重要组成部分，也是我们假设的关键部分。

月亮是什么时候形成的？

月球何时真正形成并远离地球是一个棘手的问题。

多亏了阿波罗宇航员，科学家们收集到了可以测量其年龄的月球岩石。最古老的岩石都有43.5亿年的历史，大约是太阳系诞生后的2亿年。

许多地球化学家，比如我的同事托尔斯滕·克莱恩，都认为（并非不合理）这些岩石的年龄与月球的年龄相同。

但像研究行星形成的亚历山德罗·莫比代利这样的人不太喜欢这个答案。在他们的模型中，早在2亿年过去之前，行星就席卷了早期太阳系周围漂浮的大部分物质。岩石样本显示，在如此晚的时间发生巨大的、形成月球的撞击似乎不太可能。

我们有什么建议？

这就是克莱恩、莫比德利和我介入的地方。我们跟进了2016年一项研究的建议，该研究发现，月球在从地球缓慢向外移动的过程中可能偶尔会经历极端加热事件。

这种加热的方式与木星火山活动过度的卫星木卫一上的加热方式相同。较小的天体的形状被来自大天体的潮汐挤压和拉伸。就像一个橡胶球，如果你挤压得足够紧，它就会变暖，木卫一和月球上的岩石也是如此。

所有岩石都含有很少的内部时钟——放射性元素会衰变，使研究人员能够判断岩石的年龄。但关键在于：如果月球温度足够高，它的时钟就会失去记忆，只有在月球再次冷却后才会开始记录时间。

因此，在这张照片中，年龄约为43.5亿年的岩石堆积并没有告诉我们月球是什么时候形成的，而只是告诉我们月球何时经历了潮汐加热事件。这意味着月球的形成一定发生在更早的时候。

早期的形成日期满足了研究行星形成的物理学家的要求，同时解释说，从岩石中记录的晚期日期是由于潮汐再加热造成的。

接下来呢？

正如科学界经常发生的那样，两个小组同时提出了类似的想法。我们的团队专注于月球离地球很远时发生的潮汐加热事件，而亚利桑那州立大学的Steve Desch的研究则指出了月球离地球更近时发生的事件。弄清楚这两个假设中哪一个是正确的需要一些时间，也许两者都不正确。

测试这些假设需要更多的月球样本。幸运的是，中国的嫦娥六号任务刚刚在2024年6月从月球的黑暗面返回了样本。如果这些样本也显示出许多岩石的年龄都在43.5亿年前左右，这与我们的故事是一致的。如果年龄大得多，我们就得想出一个新故事。

在地球和行星科学中，地球化学家和地球物理学家经常得出不同且相互矛盾的假设。这部分是因为这些领域使用不同类型的测量方法，但也因为它们使用非常不同的科学语言。克服这种语言障碍是困难的。

我们的研究是一个例子，说明有时弥合语言和科学鸿沟如何使双方的研究人员受益。