伊利,Pa。从1969年到1972年，在六次登月任务中，阿波罗宇航员收集了800多磅的月球岩石和土壤。对这种物质的化学和同位素分析表明，它与地球上的岩石和土壤相似：富含钙，是玄武岩，可以追溯到太阳系形成后约6000万年。

利用这些数据，1984年聚集在夏威夷科纳会议（Kona Conference）上的行星科学家们达成了一个共识，即月球是在年轻的地球发生碰撞后由碎片形成的。

但宾夕法尼亚州立大学的两位研究人员表示，这可能不是月球真正的起源故事。宾夕法尼亚州立大学贝伦德分校天文学和天体物理学教授达伦·威廉姆斯和宾夕法尼亚州立大学应用研究实验室高级研究工程师迈克尔·楚格在《行星科学杂志》上发表的一项新研究提供了另一种可能性：月球是在年轻的地球和地球双星（月球和另一个岩石物体）的近距离接触中被捕获的。

“科纳会议奠定了40年的叙事，”威廉姆斯说。但问题依然存在。例如，一颗由行星碰撞形成的卫星，其形状就像碎片聚集在一起形成一个环，它应该在行星赤道上方运行。地球的月球在另一个平面上运行。

威廉姆斯说：“月球与太阳的直线比与地球赤道的直线更接近。”

在另一种二元交换俘获理论中，研究人员说，地球的引力分离了二元，抓住了其中一个物体——月球——使它成为一颗卫星，在当前的平面上运行。

威廉姆斯指着海王星最大的卫星海卫一说，有证据表明，在太阳系的其他地方也有这种情况。该领域的主流假设是，海卫一是从柯伊伯带被拉入轨道的，柯伊伯带每10个天体中就有一个被认为是双星。海卫一以逆行轨道绕海王星运行，与海王星的自转方向相反。它的轨道也明显倾斜，与海王星赤道成67度角。

威廉姆斯和楚格认为，地球可能捕获了一颗比月球更大的卫星——一颗水星甚至火星大小的物体——但由此产生的轨道可能并不稳定。

问题是，“捕获”轨道——月球跟随的轨道——开始时是一个细长的椭圆形，而不是圆形。随着时间的推移，受极端潮汐的影响，轨道的形状发生了变化。

“今天，地球的潮汐在月球之前，”威廉姆斯说。“涨潮加速了轨道。它给了它一个脉冲，一点推力。随着时间的推移，月亮会漂得更远一些。”

如果月球离地球更近，那么这种效应就会逆转，因为月球在被捕获后马上就会如此。通过计算潮汐变化和轨道的大小和形状，研究人员确定，月球最初的椭圆轨道在数千年的时间尺度上收缩。轨道也变得更圆，绕着它的轨道旋转，直到月球的自旋锁定在绕地球的轨道上，就像今天一样。

威廉姆斯说，在那一点上，潮汐演化可能逆转，月球开始逐渐漂移。

他说，每年月球离地球的距离都会增加3厘米。在目前距离地球23.9万英里的情况下，月球感受到来自太阳引力的巨大拉力。

威廉姆斯说：“月球现在是如此遥远，以至于太阳和地球都在争夺它的注意力。”“双方都在拉它。”

他的计算表明，从数学上讲，捕获的二进制交换卫星的行为可能与地球的月球一样。但他不确定月球是如何形成的。

“没有人知道月球是如何形成的，”他说。“在过去的40年里，我们有一种可能来解释它是如何出现的。现在，我们有两个。这为进一步研究开辟了新问题和机会的宝库。”

宾夕法尼亚州立大学行星和系外行星科学与技术联盟支持这项研究。