月球的起源
在科学的概念里，月球是地球唯一的天然卫星，围绕着地球奔腾不息地回旋。40多亿年来，它从未离开过地球的身旁，是地球最忠实的伴侣和最富有神话色彩的近邻。
然而，这位地球最忠实的伴侣是什么时间产生的？又是如何演化的？这一直是科学家们苦苦探寻的问题。虽然20世纪60年代美国“阿波罗”宇宙飞船登上了月球，但关于月球的谜仍是有增无减，其中最大的谜就是月球的起源。
围绕人类的宇宙谜团
人类一直都把月球的起源与演化作为关注的自然科学基本问题之一。100多年来，有关月球起源与演化的假说曾有很多种，至今仍众说纷纭。
这些月球成因学说争论的焦点在于：月球是到底是与地球一样在太阳星云中通过凝聚、吸积星云物质而独立形成，还是由地球分裂出来的一部分物质形成的？月球是在后期的演化中被地球俘获而成为地球卫星的，还形成时就是地球的卫星？
不论任何有关月球的起源的假说，都必须符合以下的基本事实，那就是月球是地球唯一的卫星，月球围绕地月系统质量的质量中心公转，月球有着与地球的赤道面不一致的公转平面；月球的平均密度为3.34克/m3，只有地球平均密度的60%，质量约为地球的1/81；月球与地球的平均成分差异很大，却比地球有着更多的难熔元素，挥发性元素和亲铁元素匮乏；月球比地球还原性强，比地球缺水；月球表面岩石的年龄一般都超过31亿年，表明月球的演化主要是在其形成后的15亿年内进行的；球内部也有核、幔、壳的圈层状结构；月球现今仍是一个内能接近枯竭而活动近于僵死的天体。
同源说
鉴于月球是一颗颇有特色的天然卫星，所以有人认为它可能是有着特殊的起源。
太阳系起源的星云假说提出的同源说认为：就像行星是原始太阳星云收缩演化形成的，行星在收缩时形成了卫星，卫星是行星形成过程在小规模上的重复。
不过，科学家认为这种看法是片面的，因为虽然卫星系与行星系有着相似的形成特点，但决不是行星形成的重演。一个有力的佐证就是：木星、土星周围都存在着不规则卫星。
其次，既然月球和地球有相同的起源，那为什么地球的平均密度是5.52克／cm3，而月球仅为3.34克／cm3？
在解释为何月球有一个与地核相比却存在如此之小的金属核时，同源说也总是遇到麻烦。为了克服这些困难，同源说又认为月球比地球的形成时间稍晚，原始地球形成时，已把含铁等金属元素较多的尘粒聚集起来，月球则是在原始地球周围的残余的含金属较少的尘粒聚集成的。但这种解释似乎也是证据不足。
分裂说
因为月球平均密度与地球表层地幔的平均密度相当，联系到太平洋存在巨大凹陷的事实，有人提出了“分裂说”：月球是在地球处在熔融状态时分裂出去的。
持这种学说的人认为，早期地球自转很快，约每4时转一圈。与此同时，由于太阳对地球的潮汐作用有着当时地球摆动相等的周期，造成共振。于是，地球赤道部分隆起直到最终有一小块被抛出，演化成月球。
可是如果真的如此的话，那么月球应当在地球的赤道面围绕地球公转了。但月球的公转平面（白道面）与地球赤道面之间却有夹角，为28度35分。而且根据计算表明，地月系统的全部角动量也不足以使地球分裂，地球必须在2.5时内自转一周，才能利用离心力作用抛出物质形成月球。即使把直径大到几百千米的星子的撞击之类能补充角动量的事件包括在内，也无济于事。
由此可见，分裂说也难以成立。
俘获说
持这个假说的人认为，很久以前，地球偶然俘获了一个在其轨道附近的小行星或在火星区域的天体，就成为今天的月球。不过刚被地球俘获时月球是绕地球逆行的，由于地球对它的长期潮汐摩擦作用，月球才逐渐接近地球。在此期间，月球一个个吞下地球原来的几个小卫星形成月瘤；或与小卫星碰撞，形成月面上的大凹地。长期的潮汐摩擦作用最终使月球从逆行变成顺行，然后逐渐离开地球。
显然，俘获说可以对月球在密度、化学组成上与地球的差别做出比较科学的解释。但是，地球不太可能捕捉这样大的月球，就算捕捉到了，也会引起地球上起潮力的巨大变化，而这必定会在地球上留下痕迹，但这类痕迹至今仍没有找到。而通过对月球样品的分析，科学家认为月球和地球具有近似数量的各种氧同位素，这说明两者很可能同根。如果月球在太阳系内的别处形成，那它很可能是由与地球不同的氧同位素组成。这也等于否定了俘虏说。
大碰撞假说
同源说、分裂说和俘虏说均有捉襟见肘的缺点。1975年，哈特曼等人首先提出大碰撞假说。
这个假说认为：有一颗质量约为地球质量1／7的飞来星体在距今大约45亿年前，与当时的地球发生极其猛烈的碰撞，原地球与飞来星体都被撞碎了一部分，并汽化溅出。飞来星体的大块与原地球的大部分重新组合，成为一个新的地球。而由于受到地球引力的作用，那些飞到外部空间的溅射体速度越来越小，最后聚拢到一起绕地球转动，月球就形成了。而由于月球主要是由少部分地幔物质与飞来星体的幔组成的，所以它的平均密度较低，与地球上部地幔的平均密度相近。
按照该假说，月球公转不一定遵循与地球赤道面重合的的轨道。大碰撞时产生约7000℃的高温，易挥发的元素会因此而逃逸到宇宙空间中去，留下较多的难熔的元素，因此月球缺少钠、钾、铅、铋等挥发性元素，而富含钙、铝、钛、铁、铀等元素。后来，通过分析阿波罗登月带回的岩石样品，科学家测得月球平均元素的组成，与地壳相比较后，发现与预料基本相符。
根据大碰撞理论进行的模拟计算，科学家重现了两星体从碰撞到分离然后各自聚合的全过程，并适当调整飞来星体的质量，得到的结果也与实际比较符合。不过，这并不能说明大碰撞的观点就是正确的，具体证据还需要科学家进一步研究和探索。
相关链接——月球上的“海洋”和“陆地”
夜晚，仰望当空的明月，可以发现月亮上有的地方明亮，有的地方暗淡。古代人无法解释这种现象，就把月亮想象成广寒宫，上面居住着嫦娥。17世纪初，用自制的望远镜，意大利科学家伽利略第一次发现月亮上坑坑洼洼、凹凸不平。伽利略认为，那些凸起的明亮部分一定是高山和陆地，称为“月陆”；而那些凹下去的暗浅部分一定是海洋，称为“月海”。
随着天文观测技术以及宇航探测技术的发展，人们又进一步发现，月亮上明亮的部分确实是高地、山峰和环形山等，但暗淡的部分却并非是海洋，而是些大平原而已，它们低洼而广阔。尽管如此，“月海”这个并不确切的名称一直到现在仍在沿用。
目前，已正式命名了22月海，其中绝大多数在月球正对着地球的一面分布，其中最大的月海，面积超过500万平方千米称为风暴洋；其次是雨海，面积在80万平方千米以上。由于一月海般都比月陆低2000～3000米（最深的地方要低6000米），再加上月陆部分主要构成是浅色的岩石，而月海部分则主要是暗色的熔岩物质，所以月陆部分比月海部分反射太阳光的本领强，看上去也较明亮。
月球上怎么会有神奇的辉光
科学研究发现，我们曾经寄托无限哀思的美丽月亮上，也许是个千古不毛之地，多少年来表面都死气沉沉，几乎没有什么变化。一位英国天文学家曾诙谐地打趣道：“如果我们带着望远镜回到恐龙时代，便会发现，那时的月球与今天所见的完全一样。”
但是实际上，月球并没有彻底死寂，它还是有许多神秘的局部活动现象的，这些现象也称为月面暂时现象，比如月面上会出现某种奇异的辉光，散发出一些神秘的云雾，局部地区暂时的变暗、变色，甚至有些环形山突然消失或莫名其妙地变大……
月面暂时现象
发现这种月面暂时的现象最早可以追溯到800多年前。1178年6月25日，这是个蛾眉月之夜，英国同时有5个不同的地方的人，在弯弯的月钩尖角上发现了一种奇异的闪光。然而遗憾的是，当时这些目击者的报告并没有引起人们的重视。
威廉·赫歇耳是天王星的发现者，他在1783年用口径22厘米的望远镜观测月球时，发现月球的阴暗部分也有一处地方在发光，大小和一颗四等红色暗星差不多。1787年，他对这种现象又进行了一次观测，并形容它为“好像是燃烧着的木炭，还薄薄地蒙上了一层热灰。”
1866年10年16日，曾给出30000多环形山的德国天文学家约翰·施密特宣称，原来在澄海中的一个他十分熟悉的直径9.6千米的林奈环形山忽然不翼而飞。1868年，有人发现一个原来只有500米大的小环形山直径已增大到了3000米。
在20世纪，这种观测报告继续出现。在1949年，英国天文学家穆尔也连续见到两次月面上发出的辉光。1958年11月3日和4日，在用口径76厘米的大望远镜观测时，前苏联普耳科沃夫天文台的科兹洛夫见到了阿尔芬斯环形山的中央峰上有粉红色的喷发，并持续了大约30分钟。他拍下了这次喷发的光谱照片，这也是第一个月面暂时现象的科学依据。1963年，洛韦耳天文台也在月面同一地区发现了红色的亮斑……
空间探测时代的登月宇航员也有类似的发现。在1969年7月20日即登月前夕，阿姆斯特朗曾向地面指挥中心报告：“我正从北面俯视着阿里斯塔克（环形山），那里有个地方显然比周围区域明亮得多，仿佛正在发出一种淡淡的荧光。”
据统计，月面暂时现象主要集中在阿尔芬斯及阿里斯塔克两个环形山区域，大约每处有300～400起，其次是在月面洼地边缘。这些辉光寿命有长有短，亮暗不一，涉及的范围大约有几万米。
月球上辉光的成因
根据多出报告，人们几乎已不再争议月面暂时现象的存在了，但造成的原因却至今都令科学家迷惑不解，人们也对此提出过各种假设。有人认为，月面上可能还存在活火山，这一切是由它们的活动造成的；也有人认为，这是一种荧光，是由太阳风与月球作用造成的；还有人认为，这是某种摩擦放电形成的电火花；还有些天文学家认为这是地球对月球的潮汐作用引起的，因为地球对月球的引力要比月球对地球的引力大80多倍；甚至也有人提出了“月球人”的说法……
事实上，月面上的各种现象可能是由不同的原因引起的。比如陨星的轰击可能是环形山变化的原因。“阿波罗14号”宇航员在登月时，曾对一次月面暂时现象做了记录：一颗大陨星在1972年5月13日轰然落在仪器附近不远的月面上，猛烈撞击月面，使月岩四处飞溅。因为月面重力较小，整个飞溅过程用了大约1分钟。这件事情发生后，一个直径几十米的坑洞在陨星陨落处出现了。
据估计，其能量与爆炸1000吨TNT炸药相当。可以设想，假如陨星较大，造成或毁灭一个较大的环形山是完全可以的。地球对月球的潮汐力会造成辉光现象，它使月面上某些区域的引力突然增加，气体从月壳内部逸散出来，扬起的月尘在阳光的映射下，就成为我们见到的神奇辉光了。
点击谜团——月球上是否有空气和水
在1969年7月21日，航天员乘“阿波罗11号”宇宙飞船第一次登上了神秘的月球，实现了人类的登月的梦想。在1969～1972年中，先后又有10名航天员探索了月球表面，从此月球神秘的面纱被揭开了。航天员拍摄了1.5万张月球表面照片，带回了380千克的月岩及月壤的样品。通过探索发现，月球上面是一个寂静荒芜的世界，没有水和空气，白天酷热，夜晚奇冷，没有花草树木，更没有飞禽走兽。由于月球上没有空气，声音没有传播的媒介，因此航天员只能利用无线电波进行通话。
让人兴奋的是，在1998年初对月球进行进一步探测时美国“月球探索者号”飞船发现，在月球的南北极贮藏着大量的水冰，它们存在于终年照不到阳光的环形坑内的土壤中。初步估计，这些水冰也许多达100亿吨。这个发现使人类进一步开发月球有了必要的保证，因为水冰可以为未来的月球居民提供必要的水源，并且水可以分解成氢气和氧气，从而产生人类和动植物呼吸所需要的空气。由此看来，在月球上生活并不完全是幻想了。
月球体内的“肿瘤”
在人类对月球的一系列探索中，发现了一个奇怪的现象：月球的体内存在着一些不寻常的物质瘤，而且不止一个。月球难道也会生病？怎么会长瘤呢？这些瘤的本质是什么呢？像医生通过仪器给人看病体检，病人体内会有变异的肿块一样，科学家诊断后确定，月球体内的确有“肿瘤”。
不过，月球体内的“肿瘤”可不是科学家用什么仪器为月球检查时发现的，而是根据月球对绕它运动的人造天体的引力变化推断出来的。1966年至1967年，美国先后发射了5艘“月球轨道环行器”飞船。这些飞船在航行到月球后，成为环绕月球运动的人造月球卫星，从而帮助人类对月球进行近距离的全面考察。
