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在數千萬年的時間裡——僅僅是天文時間的一小部分——地球上方的夜空可能比今天更加擁擠。在那短暫的時期內，我們的星球可能不是有一個而是有兩個月亮，它們很快碰撞併合併成我們熟悉的月球夥伴。沒有人會在場看到第二個衛星——月球合併發生在近 45 億年前，就在地球形成後不久。
雙月假說，在 8 月 4 日出版的《自然》雜誌上的一項研究中提出，將有助於解釋為什麼今天的月球兩個半球如此不同。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）面向地球的熟悉半球被低窪的、充滿熔岩的平原覆蓋（在月球的“正面”上看到的較暗灰色區域），而從地球上永遠看不到的遠側，則是一系列崎嶇的山地高地。根據新的假說，這些高地將是較小的、短暫存在的衛星在與現在懸掛在頭頂的月球碰撞後的殘骸。關鍵是小衛星的撞擊速度足夠慢，足以將其物質像薄煎餅一樣鋪在月球的一個面上，而不是挖掘出一個巨大的隕石坑。
“通常當你想到兩個物體碰撞時，其中一個會留下一個大洞，”加州大學聖克魯斯分校的行星科學家 埃裡克·阿斯普豪格 說，他與瑞士伯爾尼大學的馬丁·朱齊共同撰寫了這項新研究。“在足夠低的撞擊速度下，你實際上會沉積物質。” 兩個月球以亞音速聚結的效果幾乎是流體融合，“就像你真的把一塊牛糞扔到地上，它就在那裡一樣，”阿斯普豪格說。“物理原理基本上是相同的。”
關於月球形成的領先假說本身就涉及一次撞擊，這次撞擊是火星大小的天體高速撞擊到新生地球。 故事是這樣的，那次碰撞產生了足夠的衝擊力，在地球周圍掀起了一個碎片環，這些碎片聚結成了月球。 如果在那次碰撞之後形成了一個伴隨的小衛星，模擬顯示，該系統將是不穩定的，會將小衛星推向突然的滅亡，與主月球或地球碰撞。 但是，某些被稱為特洛伊點的軌道安全港，在月球繞地球軌道上領先或尾隨，將允許一個小衛星停留數千萬年，然後走向終結。
到那時，這兩個物體將處於非常不同的演化階段：直徑約為月球三分之一的小衛星將冷卻並凝固，而更大的月球上將持續存在岩漿海洋。 在朱齊和阿斯普豪格的計算機模擬中，一個固體小衛星像薄煎餅一樣撞擊部分熔融的月球，將提供足夠的物質，在一個半球上形成高地，並將大量的岩漿轉移到另一個半球。
新假說的一個吸引人的特點是，它簡潔地解釋了為什麼月球的近側和遠側不僅在地形上而且在成分上都不同。 阿波羅宇航員在近側取樣的幾個地點發現了富含 KREEP 的岩石——代表鉀 (K)、稀土元素 (REE) 和磷 (P)——它抵抗岩漿的結晶，因此在整個岩漿海洋凝固之前都保持熔融狀態。 但 KREEP 在月球遠側很少見。 假設的小衛星將冷卻的岩漿海洋及其 KREEP 推到月球近側將解釋這種二分法。“撞擊的動量將 KREEP 擠壓到另一個半球，”阿斯普豪格說。“我們並沒有打算解釋這個成分謎題，但我們的模型確實有助於解釋。”
這位行星科學家與阿斯普豪格一起幫助將月球形成的巨型撞擊機制推向廣泛接受，他看到了新假說的價值。“這是一個古老的問題，試圖理解為什麼月球遠側存在這種高度差異，”科羅拉多州博爾德市西南研究院的羅賓·卡努普說，他在 2001 年與阿斯普豪格進行的研究中，確定了一個火星大小的撞擊體是可能的月球產生原因。“對於行星科學中的一個老問題，一個看似合理的新解釋總是一件好事。”
美國宇航局計劃於 9 月發射的月球任務——重力恢復和內部實驗室 (GRAIL)——可能有助於解決月球是否曾經有一個較小的伴星的問題。 GRAIL 將繪製月球引力場圖，以揭示其近地表密度的變化，它可能能夠探測到長期丟失的小衛星像薄煎餅一樣鋪在月球遠側的殘餘效應。“我認為隨著時間的推移，這可能是可以檢驗的，”卡努普說。“他們預測的這種型別的改變，你可能會在未來的 GRAIL 資料中看到一些支援或反對它的證據。”