江畔何人初見月？
江月何年初照人？
仰望著年年相似的明月，詩人把心中的疑問寄託進了浪漫的詩句。根據科學家的推算，
月球和地球都形成在距今約45億年之前
——那時的地球連基本的單細胞生物都還沒有出現，何況能夠“初見月”的人呢？所以這句詩的答案，不在於月球何時形成，而在於人類何時出現。當長江江畔最早出現智人的身影的那個夜晚，也就是江上明月最初照耀人類的時候。先不談對人類誕生的疑問，如果我們把目光移回月亮上，月球的形成之謎同樣困擾著科學家們。不幸的是，
我們目前對月球的成因尚且找不出決定性的證據，只能先提出一些假說
；不過，江月年年望相似，但是“科學家代代無窮已”，伴隨著一代代人的添磚加瓦，對於月球成因的推測也日漸完善，下面就讓我來為大家介紹一些著名的假說。
捕獲假說
對於月球的形成一直存在各種傳說與猜測，但最早系統性地提出月球成因假說的是
笛卡爾
，這位因座標系而聞名的先賢同樣也是最早提出太陽系的起源模型的人（雖然當時“太陽系”這個詞還沒有作為一個學術術語出現），針對地月系統的形成提出了
最早的行星捕獲理論
（planet-capture theory）。這一假說在20世紀初得到了完善，認為月球原本是獨立的天體，在經過地球時被地球的引力場捕獲，從此圍繞地球運動。但隨著我們對月球認識的深入，
現在一般認為它不成立
。因為月球的質量相對地球而言並不小，足足有地球的1/81，這個數字看起來不算大，但作為對比，我們的鄰居火星的質量也只有地球的11%，還不到月球的9倍；而被認為是由火星捕獲而來的兩顆衛星，火衛一和火衛二，其質量加起來都不及月球的百萬分之一。根據科學家的計算，假設月球從遠方進入地球的引力場，除非與地球發生碰撞，否則哪怕近距離掠過地球，也只是會改變一下運動方向，然後飛出地球引力場並再不相遇。如果說火星和火衛一、火衛二的關係是一個小朋友逮到了兩隻蛐蛐，那麼地球和月球的關係更像一位壯漢在遛一條哈士奇——儘管牽著狗繩時一切正常，但是如果面對的是脫韁後一路狂奔的哈士奇，哪怕是地球這樣的“壯漢”，也是絕無可能徒手抓獲它的，只能看著那個“撒手沒”跑得無影無蹤。
除此之外，來自很遠處被行星俘獲的星體一般會沿狹長的橢圓軌道執行，但月球繞地執行的軌道卻近似是個正圓。加上這種假說認為地月在形成之前沒什麼關係，但後來的研究均發現地球和月球在同位素組成上十分相似，這一點也是捕獲假說完全無法解釋的。在笛卡爾的時代，人們對天體的認知只有透過望遠鏡來觀測，甚至日心說還在被教會打壓，所以雖然今天看來捕獲假說難以自圓其說，但
此假說的提出在當時稱得上是一個偉大的進步
。
月球分裂說
也叫潮汐共振說，最早由達爾文的兒子
喬治•達爾文
提出，經過一系列發展，認為
地球早期呈熔融態且自轉非常快，由於潮汐共振作用，把一大塊物質從地球中甩了除去，形成了今天的月球
，而深深凹陷的太平洋就是這次地月分離留下的瘢痕。
不過這個假說要求非常誇張的早期地球自轉速度，而且難以處理地月系統的角動量問題，而且隨著地球化學定年的不斷精確，我們發現太平洋板塊非常年輕，只有2億年，而月球的年齡足有45億年。以此來看，如果太平洋是地球甩出月球后留下的深坑，就如同沙地裡的西瓜被一匹猹啃了一口，當時居然什麼事都沒有，過了倆月西瓜才反應過來“哦！我好像應該缺一塊耶！”於是這才自己陷下去一個坑。且不說科學家無法接受，閏土和他手裡的鋼叉也無法接受。不過在喬治•達爾文的年代，人類對地月系統的認知非常有限，更不要說測量月球和太平洋板塊的年齡，所以這個假說的提出在當時也是極具創造力的有益嘗試，實際上直到人們可以用計算機來精確模擬地月分裂過程，並發現其確實極難實現之前，月球分裂說都是非常流行的假說；而且也有人在不斷完善月球分裂說，雖然當前大多數科學家不接受它，但畢竟月球的起源仍沒有定論，我們也很難完全否認一種說法。
大碰撞假說
大碰撞假說最早在上世紀四十年代被提出，直到1980年以後才逐漸被廣泛接受，也是
當下最流行的觀點
。它認為
太陽系形成早期的兩顆原行星經過一次碰撞形成了現在的地月系統，大的一方形成了今天的地球，小的一方演化成的今天的月球
。那個可以被視為
“原初月球”的碰撞體被命名為忒亞（Theia）
，是希臘神話中月亮女神（Selene）之母。有趣的是，在希臘神話中，忒亞也是大地女神蓋亞（Gaea）的女兒，不過碰撞前的“原初地球”並不叫蓋亞，而且它和忒亞也不是母女關係——忒亞的來源目前也無法確定，甚至有人推測它可能來自太陽系外。此外，希臘神話中的忒亞也是太陽神赫利俄斯（Helios）的母親，不過如果碰撞體忒亞來自太陽系內，它反而大機率是太陽的“女兒”。儘管忒亞與“原初地球”並非母女，但它確實如同小孩子飛撲進母親的懷抱裡那樣，一頭撞向“原初地球”，
在劇烈的碰撞中數萬噸的物質被氣化、融化，促使二者進行了充足的物質交換，而忒亞在碰撞後遺留的部分就成了月球的主體
。現在的
物理建模證明了大碰撞模型的合理性
，精確的模型甚至能推算出大碰撞前“原初地球”約為現在地球的90%大小，而忒亞的大小卻接近火星，質量為現在地球的10%，而一些其他的引數如碰撞角度等也可以被相應地推算出來。這一理論可以解釋之前的模型很難解釋的問題，那就是為什麼月球只有一個小的鐵核（大約佔月球半徑的20%，比較與地核佔地球半徑的50%）：碰撞天體的鐵核的大部分沉入了地核。
此外，近年來各種同位素示蹤以及定年體系被廣泛應用，而大碰撞模型也可以很好的解釋地球和月球上同位素組成的異同。這裡，我們有必要簡單介紹一下“同位素”的概念：一個原子的原子核是由帶正電荷的質子和不帶電的中子組成的，其中質子的數量決定了它屬於哪種“元素”，譬如含一個質子的原子都屬於氫元素；而我們熟知的元素週期表，就是依照質子數進行排列的。但是原子裡面還含有中子，於是質子數相同而中子數不同的原子就是彼此的“同位素”：因為質子數相同，所以它們在元素週期表中佔據同一個位置，有著十分相似的化學性質，但彼此中子數不同，又存在一定的差異。我們繼續以氫元素來舉例子，氫同位素有三種，分別是氕（沒有中子）、氘（一箇中子）、氚（兩個中子），它們都有一個質子。氕是最常見的氫同位素，在自然界的氫元素中，氕的含量足有99。9844%，而且不具放射性；但氫的另一種同位素，氚卻具有放射性，常用於核電站發電，因為自然界中含量極低，所以需要人為提純才能使用。日本福島要排放的核廢水主要就是含氚的水，這種放射性物質對生物有害。
那麼，話說回來，科學家是如何用同位素來推斷天體的來源的呢？原來，
在太陽系形成之初，不同的部分有著截然不同的同位素組成
，我們以氫同位素為例，太陽系早期的太陽星雲中，氘的含量就要明顯低於地球大洋中的氘同位素的平均含量，而來自太陽系外的彗星卻往往具有相對較高的氘含量。
科學家透過測量月球上岩石樣品的同位素組成，並與已知天體做比較，就可以找出它的來源
。這就像我們拿到一桶海水，如果發現它氚含量正常，低於0。0001%，那麼可以知道這桶水來自沒被汙染的地區；但如果測得它的放射性很強，氚含量超標，那麼……你猜它跟福島核電站什麼關係？
不只是氫同位素，科學家可以透過測量多種同位素的含量進行綜合分析，從而更精確地推斷所測樣品的來源。我們現在回到大碰撞假說的同位素解釋：根據物理模型估計，月球的約70%來自碰撞體忒亞，餘下部分來自地球，因為二者在大碰撞中交換了大量物質。而月表的一些岩石樣品中，同位素組成與地球上的高度一致，說明它們極有可能是大碰撞中月球從地球處獲得的的物質；而在另外一些月岩樣品中，又可以測量出一組完全不同於地球的同位素組成，科學家推測這可能就是忒亞本身的同位素組成。不過，對於忒亞的來源，現在卻也沒有定論，有人支援它來自太陽系外，並有著完全不同於太陽星雲的初始同位素組成；也有人支援它形成於太陽系內。並且，岩石的形成過程非常複雜，月球岩石也不例外，來自忒亞的物質和大碰撞中從地球獲得的物質會隨著岩漿活動發生混合，這將導致介於二者之間的、更為撲朔迷離的同位素組成。如果我們要進一步發展大碰撞假說，深入考慮岩石樣品的形成過程也是一件不可迴避的事情——我們需要知道月球具體哪些部分來自忒亞，哪些又混合自地球。
大碰撞假說近年來支援人數眾多，也有大批學者為它添磚加瓦，但仍然有科學家對此持反對意見，而且這個假說本身也沒有取得決定性的證據。不過，
大碰撞假說依然是目前公認最成熟的成月假說之一
。
結語
月球的形成之謎，自古就吸引著人類的好奇心，而直到今天依舊眾說紛紜，難以定論；但不論哪個時代的何種假說，無不展示著科學家優美的邏輯與大膽的想象。正如你手中的月餅，你也不知道它的具體起源，是唐高宗犒賞三軍的胡餅？還是遙祭明月的貢品？你能做到的，就是把它連同厚重的文化沉澱一併吃下。它甚至不一定好吃，“齁死了！又是五仁的！”但月餅背後的文化傳承，卻可以跨越千年，被你真真切切地感受到。這些假說也是如此，隨著科學的進步，我們會有越來越成熟的理論，現在流行的觀點在二十年後看來也許高瞻遠矚，也可能漏洞百出，但一代代人勇於探索和思考的精神卻永遠閃耀著光輝，值得我們敬佩。