環(huán)形山與月海的形成

程　忠

摘要:環(huán)形山與月海是怎么形成的?牽扯到太陽系起源。星云說認(rèn)為是隕星砸出來的,因?yàn)橛羁罩谐巳f有引力,再沒有別的力。場的理論認(rèn)為,星空中還有排斥力。太陽系不是由冷星云和塵埃凝聚成的,而是銀心內(nèi)拋出的熾熱氫氣團(tuán)經(jīng)過層層分裂、噴發(fā)形成的。月球由熱變涼過程中,巖漿內(nèi)的熱核反應(yīng)產(chǎn)生的大量水蒸氣噴發(fā)塑造的噴口即環(huán)形山。噴發(fā)的末期,幾十萬平方公里的巖漿面整體緩緩冷凝成漂亮的球面,就是月海。舊理論是否該換個角度來探討?

關(guān)鍵詞:環(huán)形山 月海 應(yīng)力紋 重力瘤 大紅斑 噴發(fā)

舉目望明月,嫵媚皎潔。圓盤中那層次分明的圖案,曾引發(fā)過歷代人的思考。那亮處在望遠(yuǎn)鏡下顯現(xiàn)出凸凹不平,一圈一圈的,像許許多多的泡,那就是環(huán)形山。直徑大于1公里的環(huán)形山有33000多個,最大的直徑295公里,許多環(huán)形山的中心區(qū)有中央峰,高達(dá)2.5公里。那暗的是被稱作月海的大平原,雨海有90萬平方公里,月面中央的靜海有26萬平方公里。

除月球之外,水星、火星、衛(wèi)星上都發(fā)現(xiàn)了大量的環(huán)形山和坑穴。地球上的環(huán)形山早已被風(fēng)雨消融,只有極少數(shù)有可能留下一點(diǎn)蹤跡。未被填平的四川盆地真像是一個巨大的環(huán)形山。

環(huán)形山和月海是怎么形成的呢?天文學(xué)家認(rèn)為:“月球、水星和火星上的大多數(shù)凹坑,是39億年前隕星撞擊形成的。”[1]

“大約距今40億年前,形成了富含放射性元素、難熔元素的非月海玄武巖。斜長巖高地長期裸露在月表,不斷受到隕星物質(zhì)的撞擊,因而被削低了1.5-2公里,在高地上發(fā)育著大量古老的沖擊月坑。后期,高地為一系列的斷裂所切割和破壞。距今41-39億年前,月球比較集中地遭受到各種大型隕星的撞擊,使月表出現(xiàn)許多月海盆地,即大型的環(huán)形構(gòu)造,最典型的是雨海事件。月球上的月海大致都是在相近的時期內(nèi)形成的。月海生成的大致次序是:酒海、澄海、濕海、危海、雨?！Ｓ旰＜o(jì)形成的各個月海大約在距今39-31億年間,被后期噴發(fā)的玄武巖所充填和復(fù)蓋。根據(jù)同位素年齡的測定,大致充填的時間次序是雨海西、雨海東、濕海、危海、雨海、靜海、豐富海、澄海和風(fēng)暴洋。此后月表的輪廓基本形成,31億年以來,月球內(nèi)部的演化已處于‘停滯狀態(tài),外力作用在月球的演化史中占有主導(dǎo)地位。隕星沖擊月表,使月坑繼續(xù)形成和增多。愛拉托遜紀(jì)形成的輻射月坑,其輻射紋受月表的各種作用,或者變得不明顯,或者消失;而哥白尼紀(jì)形成的月坑,則具有明顯的輻射紋?！虑蛘嬗小亓α龌颉|(zhì)量瘤的重力異常區(qū),達(dá)12處之多”。[2]

總之,環(huán)形山是撞出來的,月海是轟出來的,這就是星云說的結(jié)論。實(shí)際的情形正好相反,除了部分小的凹坑是隕星撞擊而成的外,月海和大的環(huán)形山都是自生的。

現(xiàn)代探測技術(shù)顯示:是銀心內(nèi)的爆發(fā)活動拋出的密度極大的、熾熱的氫流物質(zhì)最終造就了太陽、太陽系及近鄰的姊妹恒星,太陽系在轟轟烈烈的爆發(fā)中誕生。

月球誕生之初,是一個地地道道的火球。因?yàn)橘|(zhì)量不大,漸漸變紅、變暗,內(nèi)部生成月核,外表形成硬殼,薄薄的月殼漂浮在熾熱的巖漿之上。體內(nèi)的熱核聚變生成大量的氧、碳、氮等元素,在充滿氫的高能環(huán)境中化合而成大量的水蒸氣、二氧化碳、氨和甲烷等氣體。巖漿中充滿氣泡,比重變輕,緩緩上浮,頂穿并熔融軟弱的薄殼,形成連片的巖漿湖泊與海洋。巨大的氣泡鼓出巖漿面,爆裂開來,猛烈地噴向天空,形成巨大的熱氣旋。噴發(fā)持續(xù)一段時間以后,被氣體帶走大量熱量的巖漿慢慢涼下來,在下部繼續(xù)上浮的巖漿舉托下停留在原位,形成中央峰。如果沒有足夠多的上浮巖漿舉托,中央峰將會沉沒而被熔融。周圍的熔巖迅速回落,填補(bǔ)氣泡溢出后留下的空間,形成兩千多米的凹坑。由于巖漿的可塑性,巨大的噴口周圍被塑成了環(huán)狀,冷凝后就成了環(huán)形山。多次噴發(fā)會形成同心環(huán)或環(huán)套環(huán)。水蒸氣冷凝后形成濃云,下起熱水雨,流淌熱水河,匯入圓形的湖泊與海洋。環(huán)形山誕生的模擬實(shí)驗(yàn)并不難作,濃濃地熬上一鍋粥,撒點(diǎn)堿面更好,待到氣泡從稠糊糊的粥里冒出時,粥面上爆開一個個小圓圈,其形象與小星體上的環(huán)形山或凹坑如出一轍。

小小的月球越來越?jīng)?月殼增厚,形成月陸。熱核反應(yīng)產(chǎn)生的能量從一些尚未愈合的窗口向外宣泄。尤其是始終朝向地球的這一面,由于月球軌道的近地點(diǎn)在那時相當(dāng)近,遭受到地球上更加巨大的巖漿海洋的烘烤,致使月面上始終朝向地球的這一面的窗口久久難以愈合,以致于背向地球的半個月亮先冷卻。面向地球的多個巖漿海洋內(nèi)因熱核反應(yīng)生成的重元素只能在淺層分區(qū)聚集,于是形成了散布于正面的12個重力瘤。

經(jīng)過若干億年的演化,隨著地球的降溫,月球漸漸閉合了最后的窗口。由于月海內(nèi)氣體的大量逸出,以及熔巖的固化冷縮,巖漿面下沉了兩千多米。幾十萬平方公里的巖漿面整體緩緩冷凝,完成了世界上最精美絕倫的巨型球面成型工藝!月海就如此生成了。月海平原就是這樣直接用巖漿形成的玄武巖鑄就的,決不是先轟下去兩千多米,再流入點(diǎn)熔巖復(fù)蓋而成的。

由于體內(nèi)的反應(yīng)尚未終止,月海平原上的局部小發(fā)作時有發(fā)生,形成星星點(diǎn)點(diǎn)的小凹坑。當(dāng)月殼變得相當(dāng)牢固之后,新生成的氣體被封在下邊難以噴發(fā)。能量越聚越大,壓抑不住的氣體拼命地將殼掀拱,致使受到極度拉伸的月殼上形成輻射狀的應(yīng)力紋。第谷環(huán)形山的12條應(yīng)力紋,最長的達(dá)1800公里,就是這樣形成的。氣體和巖漿最終還是破殼而出,喘著最后的粗氣,使盡渾身的力氣,塑造起悲壯的、帶放射狀應(yīng)力紋的環(huán)形山,標(biāo)志著死期的臨近。

31億年前,月球的內(nèi)部運(yùn)動停止了。隨后,漫天的云霧逸散了,水蒸發(fā)干了,充滿活力的小星球變得死寂荒涼了。原來,我們今天看到的明媚的月亮,竟是一具斑駁遍體的天葬白骨!不過,15億年的陽壽也不算短了。

旅行者1號1979年2月13日飛臨木星時拍回了美麗的照片,清楚地顯現(xiàn)了木星上不僅有地面上早已觀察到且百年不滅的大紅斑,還有許多小紅斑、小白斑、大白斑。天文學(xué)家“從光譜分析證認(rèn)出木星大氣中含有五種物質(zhì):氫、氦、氨、甲烷和水,……根據(jù)‘先驅(qū)者號的觀測資料還建立了木星的內(nèi)部模型。同過去流行的觀念大相徑庭,這個模型表明木星沒有固體表面而是一個流體行星?！盵3]

木星體積比地球大一千三百多倍,涼得慢是必然的了。木星沒有固體表面,不等于沒有薄薄的嫩殼,否則它就會明亮無比,重新照耀自己的衛(wèi)星了。

那百年不滅的大紅斑,“是位于赤道南側(cè)長達(dá)2萬多公里,寬約1.1萬公里的一個紅色蛋形區(qū)域。”[4]那正是木星尚未閉合的窗口——一個碩大的、沸騰咆哮的巖漿海洋。那不斷出現(xiàn)又消失的大、小紅斑和白斑,對應(yīng)著一個個新生的環(huán)形山,噴發(fā)時紅光映照在云彩上成為紅斑。大紅斑內(nèi)紅外白,說明中間是噴發(fā)造成的巨大熱氣旋,水汽旋出圈外后冷凝生成云霧。大白斑內(nèi)白外紅,說明內(nèi)圈已冷凝生成云霧,外圈回落的巖漿還未完全冷凝。小紅斑全紅的,說明巖漿正在噴發(fā)。小紅斑大部分紅,中間一點(diǎn)白的,說明中央峰已形成并冷凝,峰頂上空生成云霧并逐漸擴(kuò)大。扭曲的全白斑是環(huán)形山冷卻以后,熱氣旋散去,云霧變形匯入木星大氣那奇怪彩帶中去的模樣。紅、白斑的不斷出現(xiàn)與消失,表明木星上正表演著月球以前曾經(jīng)發(fā)生過的故事。

“土星表面有時會出現(xiàn)白斑,最著名的白斑是1933年8月被英國喜劇演員W·T·海用小望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的,這塊白斑出現(xiàn)在赤道區(qū),呈蛋形,長度達(dá)到土星直徑1/5。”[5]這表明土星上也在演同一出戲。

伴隨環(huán)形山而出現(xiàn)的濃云密霧和傾盆暴雨是難免的。木星上流行著蒸汽浴,流淌著熱水河,遍布圓形的湖泊與溫暖的海洋。

水不是地球上獨(dú)有的,月面上不乏纖細(xì)的古河床痕跡?！艾F(xiàn)在的火星是一個荒涼的世界,表面不存在液態(tài)水。因而當(dāng)‘水手探測器拍攝到寬闊而彎曲的河床時,人們自然感到極大的驚異。不過,這些河床與轟動一時的‘運(yùn)河完全是兩回事。這些干涸的河床,最長的約1500公里,寬達(dá)60公里或更多。主要的大河床分布在赤道地區(qū)。圖5中河床清晰可見,大河床和它的支流系統(tǒng)結(jié)合,形成脈絡(luò)分明的水道系統(tǒng)?！盵6]這些星球引力太小,水汽逸散了,卻保護(hù)了古地貌。

令人談虎色變的地震山崩地裂、火山猛烈爆發(fā),與木星紅斑中那波瀾壯闊的巖漿海洋翻騰咆哮、星殼傾復(fù)熔融再造相比,真是小巫見大巫,微不足道了。

木星的衛(wèi)星系統(tǒng)真像個小太陽系,新生的環(huán)形山有力展示著太陽系演化的秘密,充斥閃電的原始大氣及溫暖的海洋是哺育原始生命的溫床,把探索的目標(biāo)瞄向木星吧!

參考文獻(xiàn):

[1]戴文賽、胡中為.太陽系起源.中國大百科全書:天文學(xué).366～368.

[2]閻林山.月球.中國大百科全書:天文學(xué).530～531.

[3]陳道漢.木星:內(nèi)部結(jié)構(gòu).中國大百科全書:天文學(xué).236～238.

[4]陳道漢.木星:大氣.中國大百科全書:天文學(xué).236～238.

[5]陳道漢.土星:大氣.中國大百科全書:天文學(xué).422～423.

[6]鄭家慶、董明.火星:河床.中國大百科全書:天文學(xué).163～166.