進(jìn)擊月球，窺探最陌生的老鄰居

陳思雅

進(jìn)擊月球，窺探最陌生的老鄰居

陳思雅

千百年來月球?yàn)楹我恢币酝幻婷嫦虻厍颍虑蛏系碾E石坑為何都那么淺，月球上的純鐵顆粒為何不銹……

月球，跟隨地球不知多少年了，也許地球上還沒有人類之前，它就在天天看著地球。作為地球最親密的鄰居，作為人類肉眼所能看到的最大天體，月球有著太多令人費(fèi)解之處。

6月25日，我國新一代運(yùn)載火箭長征七號(hào)在海南文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火升空，6月26日15時(shí)41分，由長征七號(hào)火箭搭載升空的多用途飛船縮比返回艙在內(nèi)蒙古巴丹吉林成功著陸。以往我國的火箭發(fā)射都選在酒泉等高緯度的發(fā)射場，而此次選擇從海南文昌基地發(fā)射，可謂頗有深意，既顯示中國戰(zhàn)略空間的拓展和實(shí)力增強(qiáng)的自信，又顯示了中國在2030年前實(shí)現(xiàn)宇航員登月的計(jì)劃已是“板上釘釘”。長征七號(hào)的發(fā)射也意味著我國離“登月”又近了一步。

其實(shí)，從古至今世界各國都未曾停止過對(duì)月球的研究探索，但即使是這樣，月球也仍有許多未解之謎，可謂地球最熟悉的陌生伙伴。今天，《科技日報(bào)》就帶著你一起理理這些月球的未解之謎。

月球是捕獲的還是撞出來的？

分裂說、撞擊說、捕獲說……關(guān)于月球形成的假說有很多，但科學(xué)家們一直沒有完全確定月球是如何形成的。

分裂說認(rèn)為在早期的地球出現(xiàn)過膨脹區(qū)，這部分熔融物質(zhì)在地球高速自轉(zhuǎn)的情況下被甩了出去，甩出去的物質(zhì)在地球附近的行星際空間慢慢凝聚形成月球。而捕獲說認(rèn)為，太陽系內(nèi)某處形成的多巖石天體被地球的引力吸引到地球附近軌道形成月球。但這種假說存在缺陷，因?yàn)楸徊东@的天體往往形狀怪異，而月球的外形卻近乎球狀。此外，這類天體的軌道也通常不會(huì)與母行星的黃道面對(duì)齊，這與月球的軌道又不相符。

除這兩種假說之外，大碰撞假說似乎解釋了大多數(shù)問題，這使得它成為目前與月球形成的科學(xué)證據(jù)最相符的模型。

美國《科學(xué)》雜志2014年發(fā)表的一項(xiàng)新研究指出，40多年前“阿波羅”飛船從月球帶回的巖石進(jìn)一步證實(shí)了大碰撞假說——月球是一顆火星大小的行星與地球相撞后形成的。

科學(xué)家指出，45億年前，一顆火星大小、名為“忒伊亞”的行星撞擊地球，地球此后自我修復(fù)，而“忒伊亞”的大量碎片則在地球軌道上聚集形成了月球。來自德國哥廷根大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員報(bào)告說，太陽系內(nèi)各個(gè)行星都由獨(dú)特的同位素組成，因此證實(shí)大碰撞假說的最佳方法就是比較地球與月球的氧、鈦和硅等元素的同位素比率。研究人員采用一種非常靈敏的先進(jìn)分析技術(shù)，分析了“阿波羅”飛船帶回的月巖。結(jié)果顯示，月巖的氧17與氧16的同位素比率，確實(shí)與地球巖石存在差異。參與研究的哥廷根大學(xué)的丹尼爾·赫瓦茨說：“雖然差異很小，難以察覺，但的確存在。我們現(xiàn)在有理由相信大碰撞發(fā)生了?！?/p>

目前多數(shù)關(guān)于月球起源的模型估計(jì)，月球70%至90%的成分來自“忒伊亞”，其余10%至30%來自早期地球。赫瓦茨則認(rèn)為，月球的成分可能一半來自“忒伊亞”，一半來自地球。但他也表示這一觀點(diǎn)尚需得到更多證據(jù)證實(shí)。

月球是地球衛(wèi)星還是伴星？

在傳統(tǒng)觀念中，人們認(rèn)為“月球圍繞地球轉(zhuǎn)，是地球的衛(wèi)星”。如果這樣說的話，就意味著我們的地球擁有一個(gè)大得“不自然”的衛(wèi)星，為啥這么說呢？

地球的直徑是12756 km，月球的直徑為3467 km，是地球直徑的27%，而其他行星的衛(wèi)星，比如火星衛(wèi)星的直徑是火星的0.34%；木星最大衛(wèi)星的直徑是木星的3.5%；土星有23顆衛(wèi)星，最大衛(wèi)星的直徑是土星直徑的3.75%，這些行星的衛(wèi)星，直徑都沒有超過母星的5%。相比之下，月球的直徑就不是一般的大了。

正因如此，一些現(xiàn)代天文學(xué)家認(rèn)為月球不是地球的衛(wèi)星，而是伴星，是太陽系的第十六大行星。因?yàn)?，一方面將月球看作地球的衛(wèi)星不符合“類地行星”的規(guī)律特點(diǎn)；另一方面月球作為地球的伴星，兩者在太陽引力作用下，沿著共同的軌道——地月軌道圍繞著太陽運(yùn)轉(zhuǎn)，地月軌道是兩者的質(zhì)量中心，地球質(zhì)量大于月球，這個(gè)中心軌道就離地球近。

目前，月球不是地球的衛(wèi)星而是地球伴星的這一理論正逐漸被科學(xué)界所接受。

月球是一顆中空金屬球？

與直徑同樣大小的行星相比，月球的密度要小得多，為此有的天文學(xué)家曾推測月球內(nèi)部可能是空的。

1969年阿波羅12號(hào)對(duì)月球表面進(jìn)行一次撞擊實(shí)驗(yàn)，引發(fā)月震。這次月震持續(xù)的時(shí)間超過55 min。震動(dòng)由小漸大，然后振幅逐漸減弱。這次震動(dòng)被科學(xué)家描述為“就像敲響了教堂的大鐘。震波只是從震中向月球表層四周傳播，而沒有向月球內(nèi)部傳播，就像在一個(gè)完全中空的金屬球體上發(fā)生的”。

這種月震實(shí)驗(yàn)后來還做過幾次。美國航空航天局在《阿波羅16號(hào)與月面》的報(bào)告中說，月震研究表明，月殼內(nèi)部有一個(gè)約64 km厚的硬層。

振動(dòng)在月球內(nèi)部的傳導(dǎo)速度與振動(dòng)在金屬中的傳導(dǎo)速度一致，于是科學(xué)家推測月球內(nèi)部存在一個(gè)中間空心的金屬殼體，而在殼體之上覆蓋著松散的16～32 km厚的石塊層。

月球有一個(gè)堅(jiān)硬金屬殼的另一個(gè)證據(jù)來自月球表面的隕石坑。月球表面大大小小的坑洞是隕石和彗星撞擊形成的。地球上也有些隕石坑，據(jù)計(jì)算，若是一顆直徑幾千米的隕石，以4800 km/s的速度撞到地球或月球，它所穿透的深度應(yīng)該是其直徑的4到5倍。

以月球表面最深的加格林坑為例，它的直徑有299 km，深度卻只有6.4 km?？茖W(xué)家計(jì)算，如果造成這個(gè)坑的隕石撞在地球上，將會(huì)造成至少1200 km深的大坑。對(duì)此，唯一的解釋就是在月球表面下有一層非常堅(jiān)硬的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，使隕石無法穿透。

月球上的稀有金屬從哪兒來？

根據(jù)已有的研究，月球隕石坑有極多的熔巖，奇怪的是這些熔巖含有大量的地球上極稀有的金屬元素，如鈦、鉻、釔等，這些金屬都很堅(jiān)硬、耐高溫、抗腐蝕。科學(xué)家估計(jì)，要熔化這些金屬元素，至少需要兩三千攝氏度以上的高溫，可是月球是太空中一顆“死寂的冷星球”，起碼30億年以來就沒有火山活動(dòng)，因此月球上是如何產(chǎn)生如此之多需要高溫的金屬元素呢？

而且，科學(xué)家分析了380 kg月球土壤樣本后，發(fā)現(xiàn)竟含有純鐵和純鈦，而自然界不會(huì)有純鐵礦。這些無法解釋的事實(shí)似乎都在傳遞一個(gè)信息：這些金屬不是自然形成的。

此外，前蘇聯(lián)和美國的科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更加奇怪的現(xiàn)象：這些純鐵顆粒不但能夠在月球不生銹，而且在地球上放了7年也未生銹。在科學(xué)世界里，不生銹的純鐵是聞所未聞的。

關(guān)于月球的詭異數(shù)字是巧合嗎？

月球永遠(yuǎn)以同一面對(duì)著地球，它的背面直到太空船上去拍照后，人類才能窺視容顏。

月球?yàn)楹斡肋h(yuǎn)以同一面向著地球？科學(xué)家的說法是說它以每小時(shí)16.56 km的速度自轉(zhuǎn)，另一方面也在繞著地球公轉(zhuǎn)，而它自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間正好和公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間相同，所以月球永遠(yuǎn)以一面向著地球。然而太陽系其他行星的衛(wèi)星都沒有這種情形，為何月球正好如此，這是一種巧合嗎？

月球離地球約為38萬km。太陽距離地球約為1.5億km。太陽到地球的距離約為月球到地球距離的395倍。太陽直徑約為138萬km，月球直徑約為3476 km，兩兩相除，太陽直徑約為月球的395倍。由于距離抵消了大小，使得太陽和月亮這兩個(gè)天體在地球上空看起來圓面變得一樣大。同是395倍，這又是一種巧合嗎？

著名科學(xué)家艾西莫夫曾說過：“從各種數(shù)據(jù)和法則來衡量，月球不應(yīng)該出現(xiàn)在那里。”他說：“月球正好大到能造成日蝕，小到仍能讓人看到日冕，在天文學(xué)上找不出理由解釋此種現(xiàn)象，這真是巧合中的巧合?！??

（摘自《科技日報(bào)》2016年

7月1日5版）