月球,掀起你的盖头来

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月球研究的过去式

  月球是人类的精神家园,是未来能源物质宝藏,是宇宙航行的中继站。月球是地球唯一的天然卫星。月球的起源似乎是谜一样的存在。100多年来,世界各国的科学家提出了许多富有创意的观点。在当时,这些观点曾引起了轩然大波。

  分裂说

  分裂说是最早解释月球起源的一种假设。早在1898年,著名科学家乔治·达尔文就指出,月球本来是地球的一部分,后来由于地球转速太快,把地球上一部分物质抛了出去,这些物质脱离地球后形成了月球,而遗留在地球上的大坑,就是现在的太平洋。这一观点很快就受到质疑,原因是以地球的自转速度是无法将月球那么大的一块东西抛出去的。还有,如果月球是从地球抛出去的,那么二者的物质成分就应该是一致的。但通过对阿波罗12号飞船从月球上带回来的岩石样本进行分析,发现二者相差非常远。

  同源说

  同源说认为,地球和月球都是源于太阳系中的同一团宇宙尘埃分子云,经过吸积过程同时形成星体。通过对阿波罗12号飞船从月球上带回来的岩石样本进行分析,对比地球上的岩石,结果发现月球和地球上的岩石的年龄很不匹配。

  俘获说

  俘获说认为,月球本来是太阳系中的一颗小行星,偶然间因为运行到地球附近,被地球的引力所俘获,从而成为地球的永久卫星。但像月球这样大的天体,地球是不可能有那么大的劲将它俘获的。

  月球形成来源于大碰撞

  大碰撞说最早于1975年由美国科学家哈特曼(William K. Hartmann)和达韦斯(Donald R. Davis)提出来,之后经历了若干更新。这种假说认为,月球是地球和一个被称为“忒伊亚”的火星大小级别的行星相碰撞,撞击形成的碎屑、尘埃和气体被抛入太空,在地球附近通过相互吸积而结合起来,形成熔融的月球。在2014年6月6日出版的美国《科学》杂志上,由德国哥廷根乔治·奥古斯特大学的丹尼尔·赫瓦兹(Daniel Herwartz)领导的小组使用改进技术,分析和比较从月球上带回来的样本和地球上氧-16、氧-17以及氧-18的同位素比例,进一步证实发生过大碰撞,从而强有力地支持了大碰撞假说。

  精确推算月球的年龄

  目前,学术界基本认同大碰撞说。那么这场大碰撞发生在何时?科学家通过对月球岩石中放射性同位素及其衰变产物进行艰难测量才能限定碰撞时间,但碰撞时刻很难精确地估计出来。2014年6月11日在戈德施密特(Goldschmidt)地质化学会议上,来自法国南锡洛林大学(University of Lorraine in Nancy)的地球化学家纪尧姆·艾维斯(Guillaume Avice)与伯纳德·马蒂(Bernard Marty)公布最新结果。他们分析了南非与澳大利亚含有石英的岩石中被束缚的氙气体,综合考虑由陨石确定的太阳系形成时氙的含量,放射性碘、钚以及铀元素裂变产生的氙,还有大型撞击事件中向外太空逃逸的氙,计算出地球大气层形成的时间,该时间可能就是大碰撞的时刻,即月球形成的时刻。该结果显示地球和月球的年龄都要比先前认为的更古老,即地月系在46亿年前太阳系形成4000万年后就开始形成,比先前估计的要早6000万年,即月球至今已有约45.6亿年了。

  人类登月成功后带回来了月球的岩石标本,为确定月球和地球的年龄提供了很大帮助

  揭秘月球“双面人”之谜

  1959年,苏联的月球3号探测器传回了具有历史意义的第一张月球背面照片,它说明月球背面与正面很是不同:暗色月海在正面很常见,但在背面几乎完全不存在。

  2014年在《天体物理杂志》第788期上,来自宾夕法尼亚州立大学的科学家阿皮塔·罗伊(Arpita Roy)带领的研究小组发表了他们的最新研究成果,解释了这一现象。当月球形成时,它比现在距离地球更近,只是当前距离的5%到10%,很快它的自转就被潮汐力锁定了。两个天体由于撞击事件仍旧炽热,地球表面的温度是高温2500摄氏度。这意味着月球的正面被地球炙烤着,任何矿物质都无法凝结为固体。但月球背面的冷却速度要快得多。在密度相对低的含铝、钙矿物富集的地方,固体最先形成。这些早期的矿物质成为组成月壳的成分,它们在总体温度较低的背面积累得较快,随后生长得更厚。随后,各类猛烈的撞击轰击着年轻月表的各处。正面较薄的月壳因规模最大的撞击破裂得很深,为致密的富金属岩浆轻易流出提供了导管,让岩浆从内部深处上升到了表面。这些岩浆形成了暗色的月海,也就是如今所见的熟悉图样——“月球上的人形”。但是在月球背面,由于月壳较厚,类似的喷发几乎是不存在的。这就是月球为何会变成双面人的原因。

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