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出品：谢顿
月球作为地球唯一一颗天然卫星，自古就被人类所瞻仰，古文明的传说中几乎都有月球的位置。在中国传统文化中，月球被认为是月宫，上古时期三皇五帝之一喾的女儿嫦娥偷食不死药后奔月成仙，月球也有了广寒宫之说。在人类文明开始之时，月球就已经有了，恐龙如果会画画，那么它们肯定也会把月球画在岩石上。
1969年，阿波罗11号成功登月，带回了一些月球岩石，关于月球身世之谜也正是尘埃落定，月球岩石的年龄和成分几乎与地球几乎一致。这个说法只能排除一种可能，即月球是否来自太阳系之外。年龄和成分一致只能说明月球与地球都是太阳系诞生时候同时形成的，但不能说明月球是从地球上分离出去的。
我们还需要一个条件，即月球的元素丰度与地球相似，在1970年代，这个条件被证明之后，基本上可以确定一点：月球和地球形成于同一时期，而且两者成分高度一直，且月球是从地球上分离出去的。太阳系内所有的小行星、彗星、行星等都有自己的元素丰度，而且都有区别，但地球和月球在大方向上是基本一致的。
比如月球物质中发现的化学元素在地球上全部都有，但在亲铁元素、挥发性元素发现有差距。川陀太空认为，我们就拿亲铁元素来说，在地球的地幔中，强亲铁元素比如铱等是均匀分布，还有一定丰度的球粒陨石成分。这样结果可通过陨石撞击、地质活动附着到地幔上来解释。而月球的亲铁元素在丰度方面与地球地幔有差距，耗损呈现递减的趋势。
不论月球在细节上与地球有多大的差异，所有的假设都支持了月球形成于地球与另一颗天体的撞击事件中。撞击发生的事件在46亿年至50亿年前，在太阳系内层四大行星的轨道上，至少有数颗火星大小的天体存在，以及数颗水星大小的天体，还有上百颗月球质量的天体。混乱的轨道导致了撞击经常发生，地球被一颗火星质量的天体撞击，这个过程形成了月球。
本文试图研究的是火星质量的天体与地球撞击，如何形成月球。目前比较传统的观点认为撞击导致了地幔层破裂，从地球上撕扯下来的物质在地球周围轨道上运行，然后逐渐聚集成一个新的小天体，这就是月球的前身。
经过上百万年至数亿年的运行，地月系内的碎片基本上清空，也就形成了稳定的行星-卫星系统。但这个观点已经遭到了质疑，反对观点认为，阿波罗登月期间聚集的样本表明，从化学上看，月球几乎和地球是双胞胎的角色，两者应该同时诞生于这次撞击中。
天体物理学家Sarah Stewart等人认为，在地球遭遇撞击的时候，会形成一个甜甜圈外观的高温高压结构，跨度可达到数十万公里，超过地月的距离。我们可以称之为synestia结构，这是一种2017年才提出的新的行星级天体阶段，由哈佛大学的研究生Stewart和Simon Lock等人提出，旨在描述行星大小的天体在遭遇大质量天体撞击之后，形成一种具有高能量、高角动量的聚合体。
从外观上看，synestia结构就像一个甜甜圈，高度汽化的物质包裹着地球，两个天体熔化的熔岩和金属物质全部在甜甜圈的轨道上。
我们从synestia结构的命名上也可以看出，synestia是syn加上together和Hestia的组合词，Hestia是古希腊神话中火焰女神。地球在遭遇撞击之后形成了synestia结构，大量汽化岩石形成环形包围圈，岩浆雨聚集在一起，温度超过2000多摄氏度，压力超过几十个大气压。川陀太空指出，根据synestia形成模型，此时的月球应该是还没有形成，汽化物质聚集在地球周围开始逐渐冷却，这个过程可持续大约几百年的时间，然后开始冷却、缩小，逐渐形成一个天体的核结构。
川陀太空研究员谢顿认为，synestia结构有点类似尚未被证实的夸克星，单个夸克本来就无法被直接观测，因此科学家认为夸克星有可能是形成黑洞之前所存在的状态。
毕竟我们知道这个世界的最小的基本单位是夸克，既然都有中子星，那么理论上夸克星也是存在的。但为什么我们没有观测到夸克星呢，一个原因在于其存在的时间可能很短暂，不容易观测。这就像synestia结构一样，其存在的时间只有几百年，非常不容易观测到。但synestia模型可以解释为什么月球和地球的元素丰度等化学构成与地球相似，同时又有一些差异性。
这里还有一种巧合，即撞击地球的火星大小天体Theia与地球的化学成分基本相似，这也可以理解，在太阳系形成之处，地球和Theia很可能处于两条相近的轨道上，早晚要打架。如果synestia模型是真实存在的，那么我们还有一个证明的方向，即在宇宙中寻找类似的结构。
这个任务就要交给系外行星探测器了，开普勒空间望远镜挂掉之后，这个任务就交给了 TESS凌日系外行星巡天卫星。但你可别对TESS有很大的期待，其定位就是TESS的备胎，造价不到4亿美元，还不及开普勒的6亿美元。而且凌日法寻找synestia行星前体可能性也不大，凌日法目前发现的大部分是大质量短周期的气态系外行星。
如果要发现synestia级的天体，至少要用两种方法观测，比如高灵敏度的摇摆法。同时提高造价，至少要20亿美元的旗舰级标准，那么我们才有可能对synestia行星前体进行调查。
针对synestia行星前体，川陀太空空间情报小组也提出了一个疑问，为什么金星没有卫星？在太阳系的混沌时期，内侧轨道的四颗行星地球、火星、金星和水星应该集体遭殃，大撞击事件比比皆是，我们也在这些天体上发现了多个直径超过1000公里的撞击坑。如果synestia是正确的，那么金星也必然遭遇过撞击，却一颗卫星都没有留下？
我们认为金星在20至40亿年前可能有卫星，只不过金星的自转速度较为缓慢，卫星最终落入金星表面。也可能金星遭遇另一个方向的二次撞击，抵消了第一次撞击的角动量，导致卫星无法坚持到现在。
综上，不论如何月球的形成已经基本确定为地球与火星大小的天体Theia相撞中形成，本文所研究的synestia结构则是一种最新提出的月球形成的前体阶段，如果观测上能够证实synestia结构存在，那必然会载入教科书。
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