月球，掀起你的蓋頭來

李慶康

月球研究的過去式

月球是人類的精神家園，是未來能源物質(zhì)寶藏，是宇宙航行的中繼站。月球是地球唯一的天然衛(wèi)星。月球的起源似乎是謎一樣的存在。100多年來，世界各國(guó)的科學(xué)家提出了許多富有創(chuàng)意的觀點(diǎn)。在當(dāng)時(shí)，這些觀點(diǎn)曾引起了軒然大波。

分裂說

分裂說是最早解釋月球起源的一種假設(shè)。早在1898年，著名科學(xué)家喬治·達(dá)爾文就指出，月球本來是地球的一部分，后來由于地球轉(zhuǎn)速太快，把地球上一部分物質(zhì)拋了出去，這些物質(zhì)脫離地球后形成了月球，而遺留在地球上的大坑，就是現(xiàn)在的太平洋。這一觀點(diǎn)很快就受到質(zhì)疑，原因是以地球的自轉(zhuǎn)速度是無法將月球那么大的一塊東西拋出去的。還有，如果月球是從地球拋出去的，那么二者的物質(zhì)成分就應(yīng)該是一致的。但通過對(duì)阿波羅12號(hào)飛船從月球上帶回來的巖石樣本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)二者相差非常遠(yuǎn)。

同源說

同源說認(rèn)為，地球和月球都是源于太陽(yáng)系中的同一團(tuán)宇宙塵埃分子云，經(jīng)過吸積過程同時(shí)形成星體。通過對(duì)阿波羅12號(hào)飛船從月球上帶回來的巖石樣本進(jìn)行分析，對(duì)比地球上的巖石，結(jié)果發(fā)現(xiàn)月球和地球上的巖石的年齡很不匹配。

俘獲說

俘獲說認(rèn)為，月球本來是太陽(yáng)系中的一顆小行星，偶然間因?yàn)檫\(yùn)行到地球附近，被地球的引力所俘獲，從而成為地球的永久衛(wèi)星。但像月球這樣大的天體，地球是不可能有那么大的勁將它俘獲的。

月球形成來源于大碰撞

大碰撞說最早于1975年由美國(guó)科學(xué)家哈特曼（William K. Hartmann）和達(dá)韋斯（Donald R. Davis）提出來，之后經(jīng)歷了若干更新。這種假說認(rèn)為，月球是地球和一個(gè)被稱為“忒伊亞”的火星大小級(jí)別的行星相碰撞，撞擊形成的碎屑、塵埃和氣體被拋入太空，在地球附近通過相互吸積而結(jié)合起來，形成熔融的月球。在2014年6月6日出版的美國(guó)《科學(xué)》雜志上，由德國(guó)哥廷根喬治·奧古斯特大學(xué)的丹尼爾·赫瓦茲（Daniel Herwartz）領(lǐng)導(dǎo)的小組使用改進(jìn)技術(shù)，分析和比較從月球上帶回來的樣本和地球上氧-16、氧-17以及氧-18的同位素比例，進(jìn)一步證實(shí)發(fā)生過大碰撞，從而強(qiáng)有力地支持了大碰撞假說。

精確推算月球的年齡

目前，學(xué)術(shù)界基本認(rèn)同大碰撞說。那么這場(chǎng)大碰撞發(fā)生在何時(shí)？科學(xué)家通過對(duì)月球巖石中放射性同位素及其衰變產(chǎn)物進(jìn)行艱難測(cè)量才能限定碰撞時(shí)間，但碰撞時(shí)刻很難精確地估計(jì)出來。2014年6月11日在戈德施密特（Goldschmidt）地質(zhì)化學(xué)會(huì)議上，來自法國(guó)南錫洛林大學(xué)（University of Lorraine in Nancy）的地球化學(xué)家紀(jì)堯姆·艾維斯（Guillaume Avice）與伯納德·馬蒂（Bernard Marty）公布最新結(jié)果。他們分析了南非與澳大利亞含有石英的巖石中被束縛的氙氣體，綜合考慮由隕石確定的太陽(yáng)系形成時(shí)氙的含量，放射性碘、钚以及鈾元素裂變產(chǎn)生的氙，還有大型撞擊事件中向外太空逃逸的氙，計(jì)算出地球大氣層形成的時(shí)間，該時(shí)間可能就是大碰撞的時(shí)刻，即月球形成的時(shí)刻。該結(jié)果顯示地球和月球的年齡都要比先前認(rèn)為的更古老，即地月系在46億年前太陽(yáng)系形成4000萬年后就開始形成，比先前估計(jì)的要早6000萬年，即月球至今已有約45.6億年了。

人類登月成功后帶回來了月球的巖石標(biāo)本，為確定月球和地球的年齡提供了很大幫助

揭秘月球“雙面人”之謎

1959年，蘇聯(lián)的月球3號(hào)探測(cè)器傳回了具有歷史意義的第一張?jiān)虑虮趁嬲掌?，它說明月球背面與正面很是不同：暗色月海在正面很常見，但在背面幾乎完全不存在。

2014年在《天體物理雜志》第788期上，來自賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家阿皮塔·羅伊（Arpita Roy）帶領(lǐng)的研究小組發(fā)表了他們的最新研究成果，解釋了這一現(xiàn)象。當(dāng)月球形成時(shí)，它比現(xiàn)在距離地球更近，只是當(dāng)前距離的5%到10%，很快它的自轉(zhuǎn)就被潮汐力鎖定了。兩個(gè)天體由于撞擊事件仍舊熾熱，地球表面的溫度是高溫2500攝氏度。這意味著月球的正面被地球炙烤著，任何礦物質(zhì)都無法凝結(jié)為固體。但月球背面的冷卻速度要快得多。在密度相對(duì)低的含鋁、鈣礦物富集的地方，固體最先形成。這些早期的礦物質(zhì)成為組成月殼的成分，它們?cè)诳傮w溫度較低的背面積累得較快，隨后生長(zhǎng)得更厚。隨后，各類猛烈的撞擊轟擊著年輕月表的各處。正面較薄的月殼因規(guī)模最大的撞擊破裂得很深，為致密的富金屬巖漿輕易流出提供了導(dǎo)管，讓巖漿從內(nèi)部深處上升到了表面。這些巖漿形成了暗色的月海，也就是如今所見的熟悉圖樣——“月球上的人形”。但是在月球背面，由于月殼較厚，類似的噴發(fā)幾乎是不存在的。這就是月球?yàn)楹螘?huì)變成雙面人的原因。endprint