月球研究的新成果
一、月球概貌研究的新进展
（一）月球表面研究的新信息
1．月球表面发现的火山痕迹。
⑴在月球表面发现几十个火山活动的遗迹。2014年10月12日，美国亚利桑那州立大学莎拉·博登博士牵头，该校行星科学家马克·罗宾森参与的一个研究小组，在《自然·地球科学》杂志网络版上发表研究报告称，曾经被认为代表着寒冷和死亡的月球，其实依然勉强“活蹦乱跳”地生活着。
研究人员日前在这颗卫星的表面，发现了几十个火山活动的痕迹，其时间跨度大约在1亿年内。这在地质学的时间量程上，只是昙花一现的瞬间。并且研究人员认为，这些火山在未来爆发也是有可能的，尽管这或许已经超越了人类存在的时间范畴。
罗宾森表示，整个世界都认为月球在很久以前便已经冷却了，而这一发现表明，有一个地方仍然时断时续地释放着内部热量。他说：“最大的故事，是月球比我们以为的更温暖。”
月球靠近地球一侧，大部分表面覆盖着黑色的玄武岩平原，被称为月海。形成这些古老熔岩原的月球活动，在距今约30亿年前达到顶峰，并在10亿年前逐渐消失。但是一个被称为“艾娜”的奇怪的地质结构，几十年来一直吸引着科学家的强烈兴趣，并且他们在2006年发现的证据表明，它其实是一个活跃在距今1000万年前的火山口。尽管如此，“艾娜”依然是一个“异类”。
于是，科学家决定用月球勘测轨道飞行器，对这颗卫星上可能的火山结构，进行更为细致和近距离的观测。月球勘测轨道飞行器自2009年以来一直环绕月球运行，它装载的照相机能够以50厘米～200厘米/像素的分辨率拍摄图像。这是迄今为止在月球表面获得的最为清晰的图像。
在这项研究中，科学家在月球近侧，发现了70个看起来像是岩浆流的结构，其大小从100米～5000米不等。研究人员认为，这些特征是地势低洼的盾状火山的残留物，正是这种火山渗漏出了像汤汁一样的熔岩。博登表示：“‘斑点’将是形容它们的一个恰当的词。”
研究人员指出，这些熔岩流一定是相对较新的，这是因为熔岩与下面岩石具有锐利的接触面，而月震和微小陨石的撞击，会随着时间的流逝侵蚀这些明显的边界线。
研究人员通过计算熔岩流上的陨石坑来估算其年代，这项技术基于这样一种想法，即与一块古老的月球表面相比，一块年轻的月球表面只会有较少的麻子般的陨石坑。
博登表示，最年轻的熔岩流，位于静海西侧边缘附近的一个桶状洼地中，并且仅仅只有1800万年的历史。罗宾森认为，这里如果有这么年轻的熔岩流，那么火山爆发很有可能再一次出现，尽管在近期的未来未必会出现这种情况。他说：“我怀疑我是否会活着看到它的发生。”
法国巴黎地球物理学研究所行星科学家马克·维佐利克认为，这一研究结果表明，月球并没有像科学家之前预想的那样迅速冷却。他说，在月球的近侧发现这些火山结构具有重要意义，因为这里富集着大量能够产生热量的放射性元素，从而有助于激发火山活动。直到今天，月球近侧月壳深处的温度，也比远侧月球月壳深处的温度高几百摄氏度。因此维佐利克表示，月球勘测轨道飞行器研究团队，可能发现了月球在其完全死亡之前的一次火山活动“回光返照”。他说：“月球的身体依然是温暖的，而你时不时会看到它的一两下抽搐。”
月球经历了45亿年的演化，现今已成为一个内部能源近于枯竭、内部活动近于停滞的僵死的天体，仅有极其微弱的月震活动。小天体的撞击和巨大的温差，是月球表面最主要的地质营力，它使岩石机械碎裂、月壤层增厚、地形缓慢夷平。现今月球的表面，是一个无大气、无水、干燥、无声、无生命活动的死寂的世界。
⑵月球表面“人脸”可能源于早期火山喷发。2014年10月，美国圣杯号探测器首席科学家、麻省理工学院教授玛丽亚·朱伯领导的研究小组，在《自然》杂志上发表研究报告说，从地球上看，月球表面的巨大黑斑块酷似一张“人脸”。他们近期经过研究认为，这张“人脸”可能源于月球早期的火山喷发，而不是此前认为的小行星撞击。
月球“人脸”位于一个直径约3000公里、相当于美国国土面积的月球盆地。天文学家曾认为这里是一片海洋，因此称它为“风暴洋”并延续至今。许多国家都流传着这张“人脸”的民间故事。科学界此前普遍认为，这张“脸”是月球历史上最大的一次小行星撞击事件形成的，而后又发生了一些小规模的小行星撞击，形成了类似眼睛等人脸特征的小陨坑。
研究人员说，他们利用美国圣杯号姐妹探测器2012年的观测数据，绘制了这张“人脸”的高清图，发现这张“脸”的边缘并不像以前认为的那样是圆形，而是呈多边形，其夹角为120度左右。
朱伯解释说，如果是小行星撞击，那么产生的应该是圆形或椭圆形陨坑，而这种120度的夹角不可能是小行星撞击的产物。
朱伯等人提出一种新的解释：月球形成并冷却之后一段时间，即距今约30亿至40亿年前，有大量高温岩浆从月球内部向外扩张，岩浆与月球表面之间的温差导致月球表面出现许多裂缝，制造出所谓“岩浆管道系统”，从这些“管道”喷出的岩浆在如今的“风暴洋”地区冷却后，便形成奇特的“人脸”形状。
研究人员又根据圣杯号姐妹探测器获得的引力数据，构建模型进行模拟，结果也支持最新解释。
但月球早期为什么会有高温岩浆向外扩张？朱伯说，这仍是一个谜，也许是因为月球深处的元素在放射性衰变过程中产生大量热量，也许是一次大型小行星撞击事件引发这种喷发。
2．月球表面发现的陨石撞击事件。
⑴月球遭遇迄今所见最大陨石撞击。2014年2月24日，西班牙韦尔瓦大学天文学家何塞·马迪度等人组成的研究团队，在英国《皇家天文学会月刊》发表研究报告称，他们观测到迄今为止一枚陨石对月球表面最剧烈的撞击事件。
根据研究人员的描述，撞击的余晖持续了破纪录的8秒，而通常月球遭遇的陨石撞击持续时间不到1秒。同时，从地球上看，其亮度几乎与北极星没有差别，因此当时如有人正好望向月球，可能会看到撞击产生的强光。据介绍，该撞击事件发生于2013年9月11日。
陨石与月球剧烈碰撞产生的热量引发了闪光，并熔化了月球表面的岩石。研究人员推断，此次碰撞产生了相当于15吨TNT炸药爆炸所释放的能量。这一数值，比之前的记录，即美国航空航天局科学家2013年3月测得的数值，要高出3倍；那次陨石的重量，约为40公斤。
研究人员推断，这次陨石的直径介于0.6米至1.4米之间，其质量约为400公斤，撞击月球时速度达到每小时6.1万公里。
这一撞击事件，最初是由位于西班牙南部的“月球撞击监测和分析系统”所发现的。这是一套由两架望远镜组成的系统，它们分别安置于塞维利亚和西班牙托莱多，两者能够持续不断地监测月球表面的撞击事件。
加拿大伦敦市西安大略大学皮特·布朗，是一位陨石物理学家。他对此评论说：“这是一个非常明亮、长时间、充满活力的事件：说它是有史以来最亮的事件也不为过。”这枚陨石，坠落于月球表面一个名为“云海”的区域，“云海”是一个巨大的火山盆地。研究人员估计，撞击形成的陨石坑直径，大约为47米至56米。布朗说：“我希望一架月球探测器，能够找到这个陨石坑并测量它的大小，从而了解更多有关此类陨石撞击的物理学知识。”
马迪度指出，这一发现，改变了此前对于这样大小的陨石撞击月球表面频率的估计。他说：“这意味着相同大小的陨石，对于地球的撞击可能也将更加频繁。”
马迪度说，这次撞击的亮度、规模都是有记录以来最大的，希望美国国家航空航天局不久后可以进一步证实这个巨大撞击坑的存在。但布朗则表示，对于陨石撞击频率的估计，可能会受到此类剧烈事件可用统计资料匮乏的影响。
月球没有大气层，因此陨石不会经历摩擦燃烧而是直接撞击到月球表面，此前频繁的陨石撞击已经让月球表面“伤痕累累”，并形成了独特的环形坑地貌。
⑵发现小行星可能通过碰撞给月球送过水。2016年5月，英国开放大学杰西卡·巴尼斯领导的研究小组，在《自然·通讯》上发表研究成果称，月球内部的大多数水，是通过小行星和彗星输送而来的。
月球被认为，是从45亿年前一颗火星大小的行星，与地球碰撞产生的碎片形成的。在形成后不久，月球上有着一个岩浆形成的海洋。现在已知月球的内部也有水。然而，水是何时并且以哪种方式到达月球，小行星和彗星的相对贡献是多少一直不清楚。
巴尼斯研究小组，使用一系列数字模型和先前研究中测量的月球样本的同位素组成，限定了向月球输送水的速率、来源和时间。他们发现向月球内部输送水，发生在1000万年前到2亿年前之间。根据样本中的氢与氮数据，研究人员发现，一类富含水的小行星，即碳质球粒陨石，是月球内部水的主要来源，而彗星带来的水只占月球总水量的20%。在此模型中，彗星和小行星与月球上的岩浆海洋碰撞后，岩浆海的表面会形成一个热度盖，来防止容易挥发的物质，例如水变成气体逃逸至太空，从而让水得以保留在月球内部。
虽然这些结果表明，大多数月球上的水可能来自小行星，但研究者表示，其中一部分水也有可能来自早期地球，即在形成月球碰撞事件时就产生了。
⑶月球上发现200多个新陨石撞击坑。2016年10月，美国亚利桑那州立大学行星科学家艾默生·施派尔领导的研究团队，在《自然》杂志发表论文称，他们借助轨道飞行器，在月球上发现了200多个新的陨石坑，数量比当前模型预测的多出33%，它们的形成速度远超过人类想象。该研究还量化了月球陨石坑的影响，有助于进一步认识陨石坑的成坑过程和速度，这对于断定月球甚至其他类地天体上的岩石单元年代，具有非常重要的意义。
以往的研究中，有对已有陨石坑和月球样本的分析，这些成果为认识陨石坑成坑过程和过去历史上的成坑速度提供了信息，但是科学家对当前成坑速度的认识依然很少。
此次，该研究团队，是利用美国月球勘测轨道飞行器的摄像系统，进行研究的。该飞行器，是美国航空航天局2009年发射至月球轨道的无人飞船，它沿着绕月轨道运行并绘制月球表面的三维地图。其搭载的“七大装备”之一的照相系统，具有极高的分辨率。研究人员正是凭借这套设备中的窄角相机，拍摄到一段时间内覆盖月球许多区域的高分辨率“前后”图像，量化了当下的成坑速度。在研究中，他们发现了222个新撞击坑(直径至少达10米)。这一结果，比当前模型的预测数值多出33%。
同时，该研究团队还发现了与新撞击坑相关的、广阔的反射区，并认为这些反射区是存在新的撞击过程的证据，在这个过程中，物质朝月球表面喷射。他们估计，在这种二次成坑过程中，月球风化层(月球表面疏松的固体物质层)最上面两厘米的形成速度，比此前预期的要快100倍以上。
3．制成研究月球表面的地图和照片。
⑴成功绘制月球表面的完整地图。2009年2月13日，日本《产经新闻》报道，日本已经根据其绕月卫星“月亮女神”的观测结果，制作了月球表面的完整地图，这在世界上尚属首次。此外，“月亮女神”的雷达，还探测到月球表面2公里以下的地质构造，证实在28亿4000万年前，月球整体开始冷却，并不断收缩。这些研究成果，将为月球基地建设选址提供帮助。
“月亮女神”，是日本在2007年9月发射的绕月卫星，其雷达对包括以往被忽视的月球极点附近，都进行了详细观测，绘制了包含677万个月球地表高度的地图。地图显示，月球表面的最高点海拔超过了地球最高峰珠穆朗玛峰，达到10750米，最低点深度约为9065米。报道称，这一地图，将对此后在月球表面建设基地的选址，提供帮助。
美国《科学》杂志，近日将对“月亮女神”的此次观测成果，进行集中报道，封面为“月亮女神”，在月球最里侧拍摄的一幅名为“莫斯科之海”的图片，并刊登日本宇宙航空研究开发机构和日本国立天文台等机构，合作完成的4篇论文。
论文分析称，“月亮女神”首次对月球半径进行直接测量，并绘制了月球的准确形状。月球内侧的重力分布情况、以往月球岩浆爆发的活动等，都是此次论文探讨的内容。
⑵合成迄今最清晰的月球北极照片。2014年3月19日，美国航空航天局网站报道，美国月球勘测轨道器照相机项目首席研究员马克·罗宾逊牵头的一个研究团队，最近用该照相机拍摄的照片，合成了人类迄今最清晰的月球北极照片。天文爱好者可以在网上对其进行放大、缩小、平移等操作。图像的细节，足以让人们看清月球表面的纹理和微妙的阴影，神秘的月球北极近乎一览无余。
报道称，这幅壮观的照片，共由10581张图像拼接而成，极有可能是目前互联网上最大的合成图像，整幅图像的像素数量高达8670亿，有效图像数据超过6810亿像素，单个像素尺寸两米，覆盖的区域大于四分之一的美国国土面积。
如果使用杂志印刷中常用的300 DPI(每英寸上的点数)的清晰度打印这张照片，成品几乎能盖住一个标准的橄榄球场(面积为100米×70米)；如果将其制作成一个单独的文件，需要大约3.3TB(百万兆字节)的存储空间，这意味着这一张照片几乎能把一块4T的硬盘装满。为了便于浏览，科学家将原始图片分为数百万张经过压缩的小照片，使得普通用户通过家用计算机和互联网也能观看。经过处理，整张图片的亮度一致，人们很容易就能区分出月球表面的不同区域。
罗宾逊说，这些图像是通过安装在月球勘测轨道飞行器上的两台窄视场相机拍摄的，它们是高分辨率的月球勘测轨道器照相机套件的一部分，该相机能够获取高分辨率的月球图像。收集这些照片共花了4年时间，几乎所有月球勘测轨道飞行器项目组的成员都曾参与其中。
美国航空航天局戈达德航天飞行中心，月球勘测轨道飞行器项目组科学家约翰·凯勒说，这幅图片对天文学家和天文爱好者来说是一个非常宝贵的资源。这是近五年来，月球勘测轨道飞行器项目，最令人激动的成果。
美国月球勘测轨道飞行器和月球陨坑观测与遥感卫星，于2009年6月由“阿特拉斯”V型火箭发射升空。月球勘测轨道飞行器携载7台科学仪器，主要目标是搜寻月球表面适宜载人探测器登陆的地点、勘测月球资源、观察月球辐射环境以及收集有关月球地质演化的线索。借助它传回的图像，科学家们可以绘制高清三维月球地图。发射月球勘测轨道飞行器和月球陨坑观测与遥感卫星，是美国“重返月球”计划的第一步，将为美国下一步载人探月以及探索太阳系提供重要数据。
（二）月球形状探索的新信息
1．研究月球球形演变的新发现。
揭示月球柠檬状球形形成的原因。2014年8月，美国加利福尼亚大学圣克鲁斯分校伊恩·贝瑟尔领导的一个研究小组，《自然》杂志发表论文称，月球本身并非完美的球形，而是呈朝地球方向凸出的柠檬状。同时，他们的论文，解释了“柠檬形月球”的形成原因。
在这项新研究中，研究人员分析了月球的地质特征及其所受到的引力作用，并结合此前研究中关于月球历史演变的相关资料，提出观点认为月球之所以呈柠檬形，主要是其形成初期地质偏软及月球自转和地球引力共同作用所致。
研究人员解释说，距今约40亿年前，在月球最初形成时，其温度较高，在薄薄的岩石外壳之下主要是液态物质，这导致月球的可塑性很强。而当时月球自转速度很快，离地球距离又较近，容易受到地球引力的影响。在这些力量的共同作用下，月球逐渐形成了整体略扁的“柠檬形”。
贝瑟尔说，上述发现有助于加深对月球的了解，并为研究月球进化过程中的其他事件提供依据。
2．研究月球自转轴形态变化的新发现。
⑴研究表明月球两极可能发生过偏移。2015年3月，物理学家组织网报道，美国行星科学研究所行星科学家马修·西格勒领导，阿拉巴马大学行星科学家理查德·米勒等人参与的一个研究团队，在伍德兰德斯市召开的月球与行星科学会议上报告说，他们研究发现，月球上大部分的冰，埋藏于月表之下，它们分别存在于距离月球南北两极各5.5度的两片区域内，这与水星、火星的冰集聚于极地附近不同。于是，他们认为，这些数据表明，在过去，月球的自转轴，或者说它的两极曾发生过转移。
西格勒认为：“事实证明，这些冰浓聚物恰好就在彼此的对面，它们是正相反的。对此一种可能的解释是，这里曾经存在极点。”
西格勒和他的同事对这种“极移”现象的发生，给出了一种解释：35亿年前在月球表面下曾经存在一个热区。如果这个假设成立，那么这意味着月球上的水几乎和这颗天体本身一样古老。
研究人员说，他们这项研究，依赖于美国航空航天局的“月球探勘者”任务提供的数据，该探测器曾于1998年至1999年环绕月球飞行。“月球探勘者”上装载的一架仪器，测量了从月球表面释放的中子数量。而一些缓慢且能量较低的中子，意味着有一定数量的氢埋藏在月球表面下方1米左右的地方，而在月球上，氢是水的一个代名词。
虽然科学家之前已经发现月球上的水，并没有集中在当前的极点附近，但并没有人注意到这种精确的离轴点之间的正相反关系。西格勒表示：“基本上每个人都会踢着自己说，‘我为什么就没有注意到这个现象呢?’”
该研究小组假设，当这些冰沉积时，那里曾是月球的两极地区。然而究竟发生了什么样的事情，使得月球的极点偏移了5.5度呢？
已知的小行星碰撞，由于规模太小或者发生在不适当的位置，而无法完成这项任务。相反，研究人员假设，一个35亿年前存在的热区有可能将月球的两极推到其今天所在的位置。研究人员推测，伴随着喷涌而出的大量岩浆，该热区形成了一个风暴洋，后者是位于月球近侧的一个巨大暗斑。
风暴洋区域已知具有高强度放射性元素，因此这里在远古时期应该是非常炎热的。研究人员推断，这种热量将会在月球的地幔中产生一种较低密度的透镜作用，从而导致自转轴最终摇晃到今天所在的位置。
如果这种想法是正确的，那么它意味着月球上的水是非常古老的。这与一些科学家提出的，这些水是由最近的小行星撞击带来的，甚至是由被称为太阳风的大批质子所产生的相去甚远。西格勒说：“从月球开始形成到现在，这些冰可能一直都是原生的。”
对此观点，以色列魏茨曼科学研究所行星科学家乌迪德·艾哈龙森赞叹道：“这是一个非常棒的想法。”但他对月球上的冰能够存在如此之长的时间，并没有十足的把握。
在月球古代的其他时候，它两极被认为已经游离得非常远，足以使极地区域靠近阳光普照的赤道。此外，这些冰还有可能被大型的小行星撞击事件所破坏。
艾哈龙森认为，这些冰如果要想幸存至今，那么导致5.5度倾斜的事件，必定发生在这些灾难之后。他说：“在月球的历史中，不要过早发生这样的倾斜真的至关重要。”
然而研究人员表示，有一些方法能够使冰存在如此之长的时间。米勒指出，一些水可能被锁在岩石含水的矿物质中；并且其中的一些水可能被表皮土中的一个隔热层所保护起来。他说：“一旦被埋藏到足够的深度，其中的一些水能够存在很长的一段时间。”
⑵两极水冰证明月轴或曾偏移。2016年3月，美国行星科学研究所马修·西格勒领导的研究团队，在《自然》杂志上发表论文称，他们发现月球两极地区含氢沉积物位于对跖点(球体直径两端的点)，把这两点连接起来会穿过月球的中心，并且含氢沉积物距离相应的极点的距离是一样的，只是方向不同，这表明月轴可能曾发生了偏移。
月球上两极氢沉积物，最早在20世纪90年代发现，很有可能是水形成的冰，它们揭示了水如何在月表运动。该研究团队这项新研究，呈现了对月球上这些冰的测量结果，由此揭示了月球深部的一些事件。这些事件解释了月球上的火山爆发及其在宇宙中的起源。它们还表明，今天的月表与十亿年前在地球上看到的月表不同。
月球的南北极是太阳系中最冷的地方，那里的一些区域甚至比冥王星更冷。即便接触宇宙真空之后，水冰也能够在那里储存数十亿年。
月球两极的氢沉积物，显示出这颗星曾经有过一个与今天不同的旋转轴。新研究表明，该旋转轴的改变(又被称为真极移)，是由于几十亿年前月球内部结构变化导致的。
研究人员认为，分析两极水冰可以发现，目前月球的自转轴大约移动了6度。根据移动的方向和幅度，他们表示该移动是由月球风暴洋下方一个低密度热异常导致的。月球风暴洋在月球早期的地质历史上最为活跃，因此研究人员认为，月球的极移发生在几十亿年前，而在月球两极地区测量到的冰很古老，意味着太阳系内部很早就有水的存在。
（三）月球引力研究的新信息
发现月球引力或能掌控植物运动。
2015年8月，外国媒体报道，英国布里斯托大学彼得·巴罗领导的研究小组发现，正如海洋潮汐一样，植物叶子的运动，可能在一定程度上也受到月球引力的掌控。一些植物的叶子，会在昼夜周期中打开和闭合，这主要是对其环境中的光线作出响应。不过，在黑暗中生长的植物拥有相似的周期，这表明别的东西可能也在起作用。
为进行深入的研究，研究小组分析了，自20世纪20年代起记录的豆类和其他植物叶子运动的数据。研究人员把它们与当时月球的引力影响以及这些试验所开展地点的电脑估测结果，进行比对。巴罗介绍说，两个数据集并未完全匹配，但总体而言，当月潮发生变化时，叶子的运动也会出现变化。
研究小组还研究了来自国际空间站上植物的数据，并且发现它们遵循着一个90分钟而不是24小时的周期。由于国际空间站每90分钟绕地球一次，因此其相对于月球的位置也以更快的周期发生改变。
目前，尚无法完全明确月球如何影响这种改变，但巴罗认为，这同植物中水分的运动有关。海洋潮流是由太阳和月球引力与地球旋转相结合产生的，从而使地球相对两侧的水暴涨。巴罗表示，对于植物来说，叶和茎接合的“关节处”即叶枕中的水分运动，可能起到了作用。
二、月球成因与月球年龄研究的新进展
（一）探索月球成因的新信息
1．证明月球是由一个天体与地球相撞后产生的。
⑴发现月球源于行星撞击地球的新证据。2014年6月6日，德国哥廷根大学赫瓦茨主持，其他相关单位专家参加的一个研究小组，在《科学》杂志上发表研究成果说，40多年前“阿波罗”飞船，从月球带回的岩石，进一步证实了这样的假说：月球是一颗火星大小的行星与地球相撞后形成的。
几十年来，科学家们一直没有完全确定月球如何形成，但他们提出了一种得到多数人认可的大碰撞假说，即45亿年前，一颗火星大小、叫做“忒伊亚”的行星撞击地球，地球此后自我修复，而“忒伊亚”的大量碎片则在地球轨道上聚集形成了月球。
德国研究人员说，太阳系内各个行星都由独特的同位素组成，因此证实大碰撞假说的最佳方法，就是比较地球与月球的氧、钛和硅等元素的同位素比率。不过，此前研究的结论，都是月球岩石和地球岩石相当相似，无法证实月球主要源于一个业已消失的天体。
最新研究，采用一种非常灵敏的先进分析技术，分析了由美国航天局提供、上世纪六七十年代“阿波罗”飞船带回的月岩。结果显示，月岩的氧17与氧16的同位素比率，确实与地球岩石存在差异。
目前，多数关于月球起源的模型估计，月球70%至90%的成分来自“忒伊亚”，其余10%至30%来自早期地球。赫瓦茨则认为，月球的成分可能一半来自“忒伊亚”，一半来自地球。但他也表示这一观点，尚需得到更多证据证实。
⑵通过对太阳系形成进行模拟证实月球由大撞击形成。2015年4月9日，以色列理工学院天体物理学家哈加以·佩列茨领导的研究团队，在《自然》杂志上发表论文称，关于月球形成主导理论最关键但却也是最令人头疼的一个问题，看起来已经找到了答案。
20世纪70年代，首次提出的所谓“大撞击”理论曾假设，一颗火星大小的行星在距今45亿年前猛烈撞击了早期的地球，而月球正是由这次大碰撞产生的碎片所形成的。
这一理论很好地切合了人们对于月球概况的了解，包括这颗卫星的质量及其缺乏一颗有效的铁核。但是这一理论同时也意味着，月球大部分是由撞击地球的那颗行星所包含的物质构成的。
由于月球和地球的岩石具有类似的构成成分，因此这表明地球与撞击它的行星彼此之间也很相似。这两颗行星有可能是一对姊妹星球，两者之间的关系比科学家已经研究的太阳系中任何其他行星的关系都要密切。
美国科罗拉多州博尔德市西南研究所行星研究人员罗宾·坎努普表示，发生这一切的可能性被认为大约在1%左右，或者说“非常罕见”。而佩列茨认为，如今这一场景看起来并没有那么牵强。
佩列茨和他的同事日前对太阳系的形成进行了模拟，旨在探究类似的行星如何能够发生巨大的碰撞。研究人员的模拟结果显示，在20%到40%的碰撞事件中，两颗天体能够足够相似，从而也就很好地解释了月球的构成——这是一个相当好的概率。
研究人员说，行星彼此间之所以会非常相似，是因为它们与太阳具有相同的距离，这意味着它们是由环绕在相同轨道上运行的原行星物质构成的。
佩列茨表示：“地球和月球不是来自同一颗行星的双胞胎，但从某种意义上而言，它们是姐妹，它们在相同的环境中长大。”
大撞击理论由威廉姆·哈特曼和纳德·戴维斯在1975年提出。一颗质量是地球10倍的天体以适当的速度撞击地球时，可以产生足以形成月球的物质。
大撞击理论也可以解释“阿波罗计划”中的3个关键发现：月球的年龄、在形成初期温度很高的证据，以及与地球的化学形成相似。1984年，在夏威夷科纳召开的一次会议上，科学家接受了该模型。
后来事情逐渐复杂起来。在阿波罗取得月岩的同时，研究人员开始研究陨石中不同化学同位素的比率。特别是陨石和太阳系其他部分中的氧-16、氧-17、氧-18的丰度大相径庭，于是科学家开始将同位素比率作为岩石起源的标记。然而，月球岩石的同位素比率与地球岩石的颇为相似。
1986年，新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的一个研究团队，发表了对大撞击的首次计算机模拟，人们开始对大撞击理论产生质疑。该模型清楚地显示出，在经历足以产生月球的大撞击后，月球所含有的物质几乎全部来自于碰撞天体。
最近，更多的模拟结果也是如此。2004年，科罗拉多州博尔德市西南研究所运行的模型显示，标准的大撞击会使月球80%的材料都来自于碰撞天体。只有在原始地球和碰撞天体的成分非常相似时，这种不均匀的物质混合才能解释同位素的研究结果，这样的话，原始地球和碰撞天体必须是在相似条件下形成的。
2007年，加州理工学院大卫·史蒂文森及其同事凯夫·帕勒凡发表了一篇论文。在研究中，他们对碰撞天体和地球如何在年轻的太阳周围形成进行了建模，发现即使地球与碰撞天体在相似的轨道上形成，其构成也会非常不同，从而形成不同的同位素比率。因此，一些科学家建议重新考虑整个大撞击理论。
⑶用月岩中钾同位素含量为大碰撞理论提供补充证据。2016年9月，美国华盛顿大学圣路易斯分校地球化学家王坤领导的研究小组，在《自然》杂志发表论文称，他们利用自己研制成的高精确度同位素分析仪，测量出月球与地球中钾同位素存在微小差异。这一结果，或对月球起源的大碰撞理论提出有力补充，有助于构建新的月球起源模型。
研究小组对来自不同探月任务的，7个月岩石样本中钾同位素的比例进行了检测，并与8个地球岩石样本的检测结果进行对比。结果表明，与地球岩石中存在三种稳定钾同位素不同，月岩石中只测出钾-41和钾-39这两种同位素，并且较重的钾-41同位素所含比例最丰富。
许多月球起源模型，建立在20世纪70年代提出至今主导的大碰撞理论基础之上。该理论认为，月球因一个火星大小的星体强烈撞击初期地球后形成，许多天文观测结果也与该理论相符，比如月球与地球的大小比例；地球与月球的自转速率。许多据此假说建立的早期模型模拟结果表明，月球中大部分物质(60%到80%)来自碰撞星体而不是地球，月岩内同位素含量更应该与碰撞星体一致，而不是与地球高度相似。但2001年开始对月岩中氧等多种元素检测后发现，同位素含量和比例与地球岩石高度一致。
为解释这种相似性，科学家们提出了许多月球形成的新模型。其中2007年提出的硅酸盐模型认为，低能碰撞使得两个天体的硅酸盐地幔混合，最终形成月球；另一个2015年提出的模型认为，高能碰撞将两个天体全部气化，形成巨大的超流体圆盘，一部分超流体最终结晶形成月球。根据预测，第一个模型中月球钾-41的含量比地球低，第二个模型中月球钾-41含量比地球高。这次的新检测结果，似乎更支持高能碰撞模型。王坤说：“或许只有高能碰撞才能制造高温过程，使得月球形成中较重的钾元素优先从蒸汽中凝结。”
⑷用首次核试验样本验证月球形成的大碰撞理论。2017年2月8日，美国加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所詹姆斯·戴教授领导的一个研究小组，在《科学进展》杂志上发表论文称，他们利用70余年前世界首次核试验产生的放射性玻璃样本，验证了有关月球形成的大碰撞理论。
研究小组在1945年世界首次原子弹爆炸试验场地，即美国新墨西哥州三一核试验场，距原爆点10米至250米的范围内，采集了核试后产生的玻璃石。这是一种极端高温下形成的放射性玻璃。研究人员对其中的锌和其他挥发性元素成分，进行分析。结果发现，距离原爆点越近的样品，其所含的锌等挥发性元素越少。研究人员认为，这些化学元素在极端高温的情况下被“蒸发”了。
詹姆斯·戴称，挥发性元素被耗尽，重同位素存留，这种情况与行星形成初期很相似。他们对月球岩石样本的分析结果与玻璃石样品十分接近，都只有很少的挥发性元素，几乎不含水。这为大碰撞理论提供了新证据。
大碰撞理论，是科学界最主流的月球诞生理论。该理论认为，45亿年前，地球与一个火星大小的天体发生了碰撞，其产生的炽热碎片最终形成了月球。
2．提出小卫星合成大月球的新观点。
2017年 1月10日，以色列魏茨曼科学研究所拉卢卡·汝伏领导的研究小组，在《自然·地球科学》网络版上发表论文认为，月球可能是由一系列大撞击形成的，而非一次巨大的碰撞。这一模型，解释了月球为什么主要是由类似地球的物质组成，而不是地球和其他行星物质的混合。
原地球与一个火星大小的天体发生巨大碰撞，是解释地月系统成因的主要候选理论。在解释月球组成的大碰撞假说中，要么形成月球的物质大部分来自地球(而非撞击地球的天体)，要么撞击地球的天体与地球组成相近。然而，这两种情况虽然都有可能，但可能性都不很大。
以色列研究小组对大型(但非巨型)行星体，撞击原地球进行了数值模拟。在模拟中，撞击产生了碎屑盘，其中许多都主要由地球物质，而非撞击天体组成。每次撞击后，碎屑盘吸积形成了一颗小卫星。作者认为，这些小卫星最终向外漂移，并与日益增大的月球合并。要“组装”成月球，需要20次能形成小卫星的撞击过程。
研究人员认为，在早期的内太阳系，原地球与大型行星体之间撞击形成小卫星的频率足以形成月球，且能满足观测限制。月球由多次撞击组装而成这一点表明，月球是在数百万年间形成的，而非地质学意义上的一瞬间；此外，地球和月球内部成分的混合程度或许比单次大碰撞情境下更低，因而有可能保存了撞击时期的记录。
在相应的新闻与评论文章中，英国伦敦帝国理工学院加里斯·柯林斯写道，这项研究复苏了“迄今为止被普遍摒弃的一种观点，即一系列较小且更为频繁的撞击，而不是一次巨大的碰撞形成了月球”。
（二）研究月球年龄的新信息
1．推出直接测算月球年龄的新方法。
用地幔中的“地质钟”来确定月球年龄。2014年4月3日，德国科学家参与的一个国际行星研究小组，在《自然》杂志上发表论文称，他们的最新研究，确定了月球的形成时间，大致是在太阳系开始(44.7亿年前)之后的近1亿年。他们的结论来自对地球内部的检测，并结合了计算机模拟的星盘衍化，从中能推导出地球及其他陆地行星是怎样形成的。
据报道，早期太阳系中围绕太阳旋转的，还只是数以千计的行星“基本建材”，研究小组模拟了类地行星(水星、金星、地球和火星)“成长史”，发现地球受到一个火星大小的物体冲击而形成了月球，其形成时间，与冲击之后补入地球的材料数量之间，存在相关关系。
研究人员指出，这种关系就像一个时钟，把月球形成事件记录下来。这也是早期太阳系历史中的第一个“地质钟”，不用检测原子核放射性衰变就能确定月球年龄。
在论文中，研究人员估计了地球在经历了“造月”冲击后，吸收的周围物质的质量。其他科学家以前曾证明，地球的地幔中含有大量高亲铁性元素，这些元素更容易与铁结合。这正是地球受“造月”冲击后，直接吸收过来的部分。
根据这些地质化学的检测，新构建的“时钟”，把月球的形成，追溯到太阳系开始后的9500±3200万年。这一估计值，与放射性衰变检测得到的某些数值及解释相符。由于新方法是一种独立的、直接检测月球年龄的方法，对将来用放射性检测法，解决持久未决的难题也很有帮助。
2．用不同方法推算出的月球年龄。
⑴利用铪和钨同位素推算出的月球年龄。2006年3月，有关媒体报道，俄罗斯科学院地球化学与分析化学研究所科斯季岑教授，利用铪和钨同位素研究地球的形成过程时，精确测定了地球的年龄，约45.67亿年，并发现地球的年龄比月亮小，月亮至少比地球早700万年形成。
不久前，科斯季岑在俄罗斯科学主席团会议上作报告时指出，让人感到吃惊的是，我们对地球外的形体的年龄测定，比对我们生活的地球的年龄更准确。研究这一问题，可以帮助我们更准确的了解地核是什么时候形成的？地球形成的初期是什么样的？地球大气层和第一滴水是如何形成的等问题。
为了探索这些未解之谜，起初，研究人员企图使用长寿同位素方法来确定，但未能成功。在比较了利用短寿同位素铪和钨研究岩石和古陨石的质量后，科斯季岑决定使用铪和钨同位素测量地球的年龄。同位素铪衰变很快，半衰期大约900万年。铪的痕迹可以确定岩石的形成时间。根据同位素铪和钨的变化关系可以确定，地球何时分成了地幔和地核两部分。
科斯季岑利用铪和钨同位素研究了不同的陨石、地球岩石和月球土壤。其研究结果，可分成两个部分。如果根据地核快速形成模型，也就是所说的“灾难状态”理论，地核的形成是在太阳系中出现第一批固体构成物之后的3600万年后形成的，精确到百万年，约为45．67亿年；而月亮至少比地球早700万年形成，也有可能还要早2000万年。如果根据另外一种理论，地核的形成很慢，形成过程持续了8000万年—2.2亿年。并且地核的主要部分形成的比较快，其余的按照指数衰减规律发展。按照这种理论模型，月亮还要比地球早出现4000万年。
有关专家指出，该成果对基础科学的研究有重要意义。根据这一理论，可以解释地球上矿物资源的不均匀分布。因为，目前科研人员还不清楚地球上矿物资源的不均匀分布是在地球形成的初期发生的，还是在地球复杂形成的过程中产生的。
⑵利用石质陨石分析法推算出的月球年龄。2015年4月17日，美国西南研究院比尔·博特克领导的一个研究团队，在《科学》杂志上发表论文称，他们利用石质陨石新分析法的研究显示，月球诞生于44.7亿年前。科学家希望，这项研究能平息有关月球年龄的争论。
月球被广泛认为，是由一颗火星大小的天体与早期地球相撞而形成的。科学家通常通过分析美国“阿波罗”飞船带回的月球岩石样本，来确定月球的年龄。由于使用的分析方法不同，给出的答案有较大差异，有的认为月球与太阳一样形成于46亿年前，有的则认为月球比太阳晚2亿多年形成。
该研究团队对形成月球的大碰撞，进行了多个电脑模拟。他们发现，这一碰撞除了在地球附近产生一个残留物并最终形成月球外，还向外喷射出大量物质，其中多个千米级别的碎片进入火星与木星轨道之间的小行星带，并撞击那里的小行星。
研究人员表示，小行星带中的小行星互相撞击的速度，通常为每秒5千米左右。而这些碎片的撞击速度，超过每秒10千米，所产生的高热冲击，在小行星表面一些岩石上留下了永久痕迹。此后，在小行星之间发生的碰撞作用下，一些带着这些高热冲击痕迹的岩石飞出小行星带，最终落到地球上，成为拳头大小的石质陨石。
研究人员说：“通过模拟大碰撞残留物的演化，并将结果与石质陨石保留的古代撞击受热痕迹对照，我们推算出月球形成于约44.7亿年前，这一时间与此前多个估算相一致。”研究人员还认为，导致月球形成的大碰撞是太阳系内规模最大、已知发生时间最近的一次天体大碰撞事件。
