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地球作為太陽系七大行星之一，體積和質量都屬於中等偏下。儘管在四顆巖質行星（內行星）中地球的質量和體積都位居「老大」（地球的質量為1，金星為0.8，火星為0.1，水星為0.05），但奇怪的是，地球卻擁有一顆與其自身的質量和體積極不相稱、大得異乎尋常的天然衛星——月球。
月球陰影凌地在太陽系中，大多數天然衛星都存在於土星和木星等氣態巨行星的周圍，與地球類似的只有火星，它擁有兩顆質量很小、外形不規則衛星——火衛一「福布斯」和火衛二（德莫斯）。對於火星的這兩顆衛星，目前主流的觀點是，它們可能曾經是小行星，後被火星的引力所俘獲而成其衛星。另外，和地球質量差不多的金星卻沒有衛星。
木星和地球體積對比這樣幾相一對比，我們就能明顯感覺到地月系統的不尋常之處——月球顯然太大了，它的質量達到了0.01個地球。月球到底是是如何起源的？地球又是如何將之俘獲的？這些問題一直就是人類極其關注的自然科學的謎題之一。關於月球的起源，歷年來科學家們提出了多種假說和理論，包括「俘獲說」、「分裂說」、「大碰撞說」、「同源說」等等。而其中最流行的兩種假說就是「地月同源說」和「大碰撞說」。
月球上的地球輪廓「地月同源說」認為，地球和月球由太陽系形成之初的同一團物質「雲」同時聚集形成。地球初步成形時，周圍還有大量塵埃和石塊繞著地球旋轉，較靠近地球的塵埃和石塊被地球捕獲，而有些石塊由於轉速過快，無法落到地球上，便由於自身引力聚攏起來，形成了地球的一顆天然衛星。而「大碰撞說」則認為，在距今45億年前的早期太陽系，一個被稱為「原行星」的火星大小的巖石物體撞向了年輕的地球，拋射出來的物質被送入地球軌道，逐漸聚集形成了今天的月球。
月球與地球以上兩種較為流行的假說當然都有一些證據支撐，如果「地月同源說」成立，地球和月球則無疑是標準的「同卵雙胞胎」；假如「大碰撞說」成立，則月球的起源是由大部分「原行星」物質與少量的地球物質混合而成。這也就意味著，如果是「同卵雙胞胎」，地球和月球的物質構成應該是相同的。但就在前幾日，根據《自然地球科學》發表的一項新研究，美國新墨西哥大學的科學家發現——地球和月亮不是「同卵雙胞胎」！
這份題為《地球和月球獨特的氧同位素成分》的論文可能挑戰「地月同源說」月球形成理論，因為新的研究揭示，地球和月球並不像人們以前認為的那樣相似。研究人員非常精確地測量了阿波羅太空人從月球帶回的巖石中的氧同位素的分布情況，這些樣品包括玄武巖、高原巖漿、平原巖漿和火山玻璃，這些都是巖漿快速冷卻的產物。他們發現，氧同位素組成及含量因巖石的類型而異，而從月殼中提取的樣品中的氧同位素與來自地球的氧同位素最為不同，越是月殼深處的巖石，氧同位素與地球的差異越大。
原行星撞擊地球這個證據幾乎肯定地將月球的起源理論指向了「大碰撞說」而推翻了「地月同源說」。分析認為，45億年前一顆原行星撞上了初生的地球，80%的原行星物質構成了月球的內核，而月球的外殼則是由原行星與地球碰撞產生的碎片聚集而成，所以表面物質看上去與地球物質差異不大，但越往深處差異越大。這也另外說明了那顆原行星與地球的起源也不盡相同，至少形成的地點可能離太陽極為遙遠。