月の起源

これらの問題を解決するために、2012年に発表された仮説では、火星の5倍の大きさの2つの天体が衝突し、その後再び衝突して、最終的に地球と月を形成した混合破片の大きな円盤が形成されたとされている。^{[ 1 ]}

月は、初期の地球への巨大衝突によって放出された破片が集まって形成されたと従来考えられてきた。しかし、このようなモデルでは、地球と月の岩石の同位体組成が似ていることと、システムの角運動量が同じであることを説明するのが難しく、衝突シナリオの詳細については激しい議論が交わされている。2022年に発表された研究では、シミュレーションの高解像度閾値を超えると、巨大衝突によって、月と質量と鉄含有量が類似した衛星が、地球のロッシュ限界をはるかに超えた軌道に即座に投入される可能性があることが分かった。ロッシュ限界内を最初に通過する衛星でさえ、部分的に剥ぎ取られ、より広く安定した軌道にねじ込まれることで、確実に予測可能な形で生き残ることができる。さらに、これらの直接形成された衛星の外層は、より低温の内部で溶融しており、約60%が原始地球物質で構成されている。これは、月の地球に似た同位体組成と、衝突天体に予想される異なる特徴との間の矛盾を緩和する可能性がある。月がすぐに形成されたという説は、月の初期の軌道と進化について新たな選択肢を開き、月の傾斜を説明するために軌道が大きく傾いていた可能性も含め、月の起源についてより単純な単一段階のシナリオを提供する。^{[ 15 ]}

2004年、ロシアの天体物理学者ニコライ・ゴルカヴィは、多重巨大小惑星衝突モデルと呼ばれる新しいモデルを提案した^{[ 16 ] [ 17 ]。}このモデルは、2013年に著名なロシアの天文学者グループ^{[ 18 ]}、そして後に2017年にはイスラエルのレホボトにあるワイツマン科学研究所の惑星研究者によって支持された^{[ 19 ]}。一般的に、このモデルの主な考え方は、月は数百万年にわたって生まれたばかりの地球に繰り返し衝突した巨大小惑星（1～100km）の激しい雨の結果として形成されたというものである。おそらく太陽系初期にはもっと頻繁に起こっていたであろう、このような一連の小さな衝突は、地球の岩石の破片を軌道上に吹き飛ばし、後に小さな衛星となる原始衛星円盤を形成する可能性がある。^{[ 17 ] [ 19 ]}衝突が繰り返されるにつれて破片の球が増え、小さな衛星は時間とともに合体して一つの大きな衛星になる可能性がある。^{[ 17 ] [ 19 ]} 

2018年、ハーバード大学とカリフォルニア大学デービス校の研究者らは、惑星衝突の可能性のある結果の1つとして、蒸発した岩石と金属の塊であるシネスティアが生成され、それが月の軌道を超えて両凹円盤を形成することを示すコンピューターモデルを開発した。シネスティアは最終的に縮小して冷え、衛星を集積し、衝突した惑星を再構築する。^{[ 20 ]}

月 –オシアナス・プロセララム(「嵐の海」)

古代の地溝帯– 長方形の構造（目視可能 – 地形 – GRAIL重力勾配）（2014年10月1日）

古代の地溝帯― 背景

古代の地溝帯– クローズアップ（アーティストによるイメージ図）

この仮説は、月が地球に捕獲されたというものである。^{[ 22 ]}このモデルは1980年代まで人気があり、月の大きさ、軌道、潮汐固定などがその根拠となっている。^{[ 22 ]}

一つの問題は、捕獲メカニズムを理解することである。^{[ 22 ]} 2つの惑星天体の接近遭遇は、通常、衝突または軌道変更のいずれかをもたらす。この仮説が成り立つためには、原始地球の周りに大きな大気が存在し、月が脱出する前にエアロブレーキによって月の動きを減速させた可能性がある。この仮説は、木星と土星の不規則な衛星軌道も説明できるかもしれない。^{[ 23 ]}しかし、この仮説は、2つの天体の酸素同位体比がほぼ同一であることを十分に説明していない。^{[ 4 ]}

これは、古代の高速回転する地球がその質量の一部を放出したという、現在では否定されている仮説である。^{[ 22 ] [ 24 ]}これは、1879年にジョージ・ダーウィン（有名な生物学者チャールズ・ダーウィンの息子）によって初めて提唱され^{[ 25 ]}、アポロ計画まで一定の人気を保っていた。^{[ 22 ]}オーストリアの地質学者オットー・アンプフェラーは、1925年に月の出現が大陸移動の原因であるとも示唆した。^{[ 26 ]}

太平洋はこの出来事の痕跡であると提唱された。 ^{[ 22 ]}今日では、この海洋盆地を構成する海洋地殻は比較的若く、約2億 年以下であるのに対し、月ははるかに古いことが知られている。月は海洋地殻ではなく、先カンブリア時代の原始地球内部で発生したマントル物質で構成されている。^{[ 7 ]}

集積仮説は、地球と月が太陽系の原始集積円盤^{[ 27 ]}、あるいはブラックホール^{[ 28 ]}から二重系として形成されたことを示唆している。 この仮説の問題点は、地球-月系の角運動量や、月が地球に比べて鉄の核が比較的小さい理由（地球の半径の50%に対し、月は半径の25%）を説明できないことである^{[ 27 ] 。}

1997年にロシアの科学者ウラジーミル・アニシチキンが発表した、より過激な代替仮説「月は原始地球の爆発の結果として形成された可能性がある」では、月は地球の固体内核に存在するアクチニドの核爆発によって形成された可能性があると提唱している。オランダの科学者ロブ・デ・マイヤーとウィム・ファン・ウェストレンネンは2010年に、月は初期の自転する原始地球の遠心力によって引き起こされた核爆発によって形成された可能性があると示唆した。遠心力によって、トリウムやウランなどの重元素が赤道面と地球の外核とマントルの境界に集中した。これらの放射性元素の濃度が十分に高ければ、核連鎖反応が起こり、それが超臨界状態となり、核爆発を引き起こして月を軌道上に放出した可能性がある。^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}この自然の核分裂炉は、地球上でははるかに小さな規模で観測されている。核分裂仮説は、地球と月の元素組成と同位体組成の類似点と相違点を適切に説明することができる。

2011年には、45億年前に第二の月が存在し、後に月の形成過程における集積過程の一部として月 と衝突したという説が提唱された。 ^{[ 33 ]}

可能性としてのみ提示された仮説の一つは、地球が金星から月を奪ったというものだった。^{[ 34 ]}

アポロ14号のジルコン破片のウラン鉛年代測定により、月の年齢は約45億3000 万年であることが示されています。^{[ 35 ] [ 36 ]}

NASAの月探査機LROに搭載された小型無線周波数（Mini-RF）機器の研究チームは、月の地下には鉄やチタンなどの金属が科学者の予想よりも豊富に存在する可能性があると結論付けた。^{[ 37 ]}

2020年7月、科学者たちは月の形成時期が44億2500万±2万5000万年前であり、これまで考えられていたよりも約8500万年遅いこと、そして月にはこれまで考えられていたよりもはるかに長い期間（約2億年間）にわたってマグマの海が存在していたことを報告した。^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]}

2023年11月1日、科学者たちは、コンピューターシミュレーションによると、古代に地球と衝突し、その後月になった原始惑星の残骸であるテイアが地球内部に存在する可能性があると報告した。^{[ 41 ] [ 42 ]}