1960～1970年代美国实施的“阿波罗”登月计划，带回了约380公斤的月岩石和土壤样本，为研究月球提供了宝贵材料。然而，月球究竟是如何形成的，科学界仍然存在争议。
有研究显示，月球的钛同位素比值比预期的更接近地球，这一结果对现行月球起源主流学说提出了挑战。主流学说认为：月球是由一颗火星般大小的天体在大约45亿年前撞上婴儿期的地球时形成的。
根据碰撞形成说，诞生月球的“母体”是两颗星球，即地球和另一颗叫做“忒伊亚”（Theia）的星球。如果真是如此，那么月球应该携带有地球和“第二”母体的化学印记。但一项发表的《地球科学》（《自然》杂志子刊）上的研究表明，月球的同位素构成只有来自地球的贡献。
芝加哥大学的地球化学家张军军（音译）及其同事，利用质谱仪对月岩石和土壤样本中的钛同位素（钛-50和钛47）比值进行了测量（选取钛元素作为研究对象，是因为该元素非常耐高温，即当遭受极端高温环境时，其仍倾向于保持固态或熔融状态，不会变成气态逃逸）。结果显示，两种同位素的月球比值与地幔中的相同，都在约4 ppm（ppm=百万分之一）以内。
芝加哥大学地球物理学家尼古拉斯·多普斯(Nicolas Dauphas)解释说：“如果月球果真是由两颗天体撞击形成的话，就像人的遗传一样，它的构成中应当有来自两颗星球的物质。但分析结果显示，月球和地球地幔在化学成分上几乎没有差异，说明月球是一颗只有单一母体的后代。至少目前是这样认为。”
对陨石的研究显示，这类物体的钛同位素比值与地球上的相差达600 ppm之多。而碰撞模型表明，第二天体贡献了月球体积的40%之多，月球同位素比值不应该与地球上的比值如此接近。
张军军并不是对月球形成学说提出挑战的第一人。科学家早就知道，月岩石中氧同位素比值具有与地球地幔同样的印记。由于氧在碰撞中极易汽化，其可能与碰撞所产生的蒸汽岩浆融合而形成月球，从而使这两颗星球拥有相同的同位素比值。但张军军指出，由于钛元素难以被汽化，因此两颗星球的同位素比值不太可能一样。
美国西南研究所的行星科学家罗宾·坎普（Robin Canup）指出，“这就是为什么这不仅仅是地球与月球之间的另一个相似点”，而是一个值得认真对待的发现。对于张军军认为应该考虑包括分裂模型在内的其他模型时，坎普认为，碰撞模型可能需要修正，但没必要废弃。坎普构建了一个地球与一颗两倍于火星质量的叛离行星之间的模型，即模拟一颗大质量的第二天体改变地球的同位素构成，或诞生一颗新的月球，以此推算出比以前模拟的更相似的地球。
在进行大碰撞月球形成模型中，坎普和同事找到了更长形成时间的证据，并于2012年3月在得克萨斯州伍德兰德召开的“月球和行星科学大会”上报告了他们的发现。
张军军指出：“我们无法给月球起源问题提供一个肯定的答案。我们希望传递的信息是，同位素同质化是研究地月系统演进时需要考虑的一个新的基本要素。”
资料来源 Nature
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