阿波羅計(jì)劃的科學(xué)遺產(chǎn)

編譯 瞿立建

1969年7月20日，阿波羅11號(hào)登陸月球，宇航員尼爾·阿姆斯特朗和巴茲·奧爾德林踏上了月球表面，邁克爾·柯林斯駕駛哥倫比亞號(hào)指令艙環(huán)繞月球飛行?！斑@里是靜海基地，‘鷹’著陸成功”成為阿波羅登月事件中最熱流行語(yǔ)之一，‘鷹’指的是鷹號(hào)登月艙。阿波羅11號(hào)成功登月也為阿波羅的另外5次登月奠定了基礎(chǔ)。

阿波羅每一次登月都對(duì)著陸點(diǎn)做了精心的研究，并開(kāi)展了各種實(shí)驗(yàn)，探測(cè)月球內(nèi)部，測(cè)量太陽(yáng)風(fēng)。訓(xùn)練有素的宇航員考察了月球地質(zhì)，收集了月球巖石和表巖屑的樣本。表巖屑就相當(dāng)于月球的土壤，是月球的巖石被微隕石撞擊后產(chǎn)生的碎片，覆蓋在月球表面上。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的研究，這些樣本不僅揭示了月球的起源和歷史，而且還揭示了我們所在的太陽(yáng)系的運(yùn)行情況。

阿波羅11號(hào)

阿波羅11號(hào)帶來(lái)的科學(xué)成果確立了月球和行星科學(xué)的關(guān)鍵范式。阿姆斯特朗克服重重困難，把鷹號(hào)登月艙降落在靜?？涌油萃莸男鋷r平原上。艙外活動(dòng)時(shí)間很短，只有兩個(gè)半小時(shí)，進(jìn)行的科學(xué)活動(dòng)有：開(kāi)展月球表面實(shí)驗(yàn)，探索著陸點(diǎn)附近的一些隕石坑和60米外的隕石坑——小西坑，如圖1所示。奧爾德林在月球上留下的腳印呈現(xiàn)出月球土壤的面目，可看出月球土壤是細(xì)細(xì)的顆粒、具有粘性、緊密堆積在一起。

早期的阿波羅科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器包括：無(wú)源地震儀、激光測(cè)距后向反射器和其他設(shè)備。地震儀在短短三周內(nèi)設(shè)計(jì)出來(lái)，但成為第一把探測(cè)月震數(shù)據(jù)奧秘的鑰匙。阿波羅12號(hào)、14號(hào)、15號(hào)和16號(hào)帶到月球上的地震儀連成網(wǎng)絡(luò)，探測(cè)月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并最終測(cè)量了數(shù)千次月震。

阿波羅11號(hào)在月球上安裝了一個(gè)激光后向反射器，這種設(shè)備阿波羅計(jì)劃后又安裝了4個(gè)。當(dāng)月球慢慢遠(yuǎn)離地球時(shí)，主動(dòng)激光測(cè)距仍然精確地測(cè)量月球與地球之間的距離。阿波羅11號(hào)帶回來(lái)約22千克樣本。（阿波羅計(jì)劃總計(jì)帶回了382千克樣本，其中最后一次登月的阿波羅17號(hào)運(yùn)回了111千克樣本。）阿波羅11號(hào)帶回來(lái)了表巖屑，人類(lèi)得以在地球上分析表巖屑的成分。編號(hào)為10084的表巖屑樣本被稱(chēng)為“阿姆斯特朗填充土”，可能是歷史上研究最多的地質(zhì)樣本。

圖1 阿波羅11號(hào)著陸點(diǎn)處美國(guó)國(guó)旗、電視攝像機(jī)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備位置。阿姆斯特朗和奧爾德林在月面踩出了一條小徑

帶回地球上的月球巖石大部分是玄武巖，即行星(或月球)內(nèi)部部分熔融體形成的火山巖。月球上的玄武巖的鈦含量比地球上任何玄武巖都要高，但成分與地球上的玄武巖類(lèi)似，主要是鎂鐵鈣硅酸鹽礦物輝石、鈣鋁硅酸鹽礦物斜長(zhǎng)石和鐵鈦氧化物鈦鐵礦。

放射性年代測(cè)定發(fā)現(xiàn)，月球玄武巖的形成時(shí)間距今超過(guò)35億年；從巖石和表巖屑之間的同位素關(guān)系可推知，月球非常古老，形成于44億年前。盡管火山巖含有小泡，表明火山噴發(fā)時(shí)釋放出氣體；但沒(méi)有證據(jù)表明火山巖發(fā)生過(guò)蝕變，火山巖里幾乎沒(méi)有水、二氧化碳和其他揮發(fā)物。月球上的巖石也完全沒(méi)有任何生命跡象。

表巖屑樣本中含有豐富多樣的物質(zhì)，蘊(yùn)含無(wú)價(jià)的信息（見(jiàn)圖2）。在月球歷史上，流星和小行星的撞擊無(wú)時(shí)無(wú)處不在，撞擊出的巖石碎片散落在撞擊點(diǎn)周?chē)綀A幾十至數(shù)百千米的地方。撞擊過(guò)程中，火山玻璃、撞擊玻璃和角礫巖碎片混合在一起，組成了表巖屑。此外，微隕石撞擊表巖屑，高溫冷卻之后，還會(huì)使表巖屑燒結(jié)在一起。表巖屑還會(huì)混合進(jìn)來(lái)遠(yuǎn)處月球高地散落過(guò)來(lái)的斜長(zhǎng)巖小碎片。

1970年，地質(zhì)學(xué)家約翰·伍德（John Wood）等人推斷，斜長(zhǎng)巖晶體漂浮到巖漿洋的表面，慢慢聚集起來(lái)，最終形成了富含斜長(zhǎng)巖的月殼。相反，密度較大的礦物，如輝石和橄欖石，下沉形成月幔。因此，月球形成時(shí)候的溫度很高，并在其歷史早期經(jīng)歷了分化。月球早期的歷史就是由表巖屑中的一把小巖石碎片揭開(kāi)的。

阿波羅12號(hào)和14號(hào)

4個(gè)月后，1969年11月，阿波羅12號(hào)發(fā)射升空。登月艙“無(wú)畏號(hào)”執(zhí)行了一次精準(zhǔn)的著陸，距離“勘測(cè)者3號(hào)”飛船只有幾步遠(yuǎn)。勘測(cè)者3號(hào)是阿波羅11號(hào)登月之前發(fā)射到月球上的登月航天器。這個(gè)著陸地點(diǎn)不僅可以方便獲得該處巖石和表巖屑樣本，而且可以獲得350千米外的哥白尼隕石坑的噴射物。阿波羅12號(hào)的部分有效載荷包括地震儀、磁力儀、太陽(yáng)風(fēng)譜儀、離子和塵埃探測(cè)器，這些儀器都用放射性同位素電池供電。阿波羅12號(hào)帶回了“勘測(cè)者3號(hào)”的一些零件，宇航員還考察了幾個(gè)隕石坑，并從不同深度取樣，以便科學(xué)家研究月球的地層。

月球上火山噴發(fā)或受到隕星撞擊時(shí)，巖石以及巖石粉末等被拋向四周，這些物質(zhì)再逐漸回落到月面，形成輻射紋。宇航員采集了一些可能是哥白尼隕石坑噴發(fā)出的輻射紋的巖石樣本。這些樣本中有絲狀玻璃和非玄武巖，這為隕石坑形成于8億年前提供了證據(jù)。哥白尼隕石坑的年齡的推定和隨后對(duì)其他撞擊坑和火山表面的年代測(cè)定，為月面年代學(xué)奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)阿波羅號(hào)的數(shù)據(jù)，科學(xué)家可以建立單位面積上受到撞擊的大小和頻率與月面年齡之間的關(guān)系（參見(jiàn)圖3），這種關(guān)系是研究太陽(yáng)系的其他巖石行星如水星、金星、火星等的隕石撞擊和火山活動(dòng)的相對(duì)年表的基礎(chǔ)。

圖2 阿波羅11號(hào)帶回來(lái)的表巖屑中的土壤顆粒 (a) 巖石碎片角礫巖、火山玻璃、沖擊玻璃、燒結(jié)顆粒、斜長(zhǎng)巖顆粒、火山玄武巖碎片。(b) 切割成薄片，用于透射光學(xué)顯微鏡研究

阿波羅12號(hào)帶回的樣本具有顯著的多樣性。著名的克里普礦物富含鉀、稀土元素和磷，存在于撞擊熔融巖石和稀有花崗巖中。阿波羅12號(hào)帶回的幾種玄武巖來(lái)自熔巖流的底層序列，與阿波羅11號(hào)著陸點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的玄武巖大為不同。

阿波羅13號(hào)因事故未能登月，繞月返回。

阿波羅14號(hào)登月艙“安塔瑞斯”是第一個(gè)沒(méi)有選擇平坦的火山平原地形上著陸的登月艙。阿波羅14號(hào)的著陸地點(diǎn)叫弗拉·毛羅高地。弗拉·毛羅高地的軌道照片分析表明，該處巖石來(lái)自于以北600多千米以外雨海撞擊盆地形成的撞擊事件。對(duì)角礫巖分析可推定，弗拉·毛羅高地形成于39億年前。從相對(duì)地層學(xué)上看，雨海是最年輕的撞擊盆地之一，幾乎所有其他盆地都形成于雨海之前。從月殼深處挖掘出的雨海巖石中含有豐富的克里普礦。對(duì)著陸點(diǎn)附近的科恩隕石坑（Cone Crater）噴射出的樣本進(jìn)行年代測(cè)定，推知該隕石坑形成于5 000萬(wàn)年前，這為月面年代學(xué)提供了另一個(gè)關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。

阿波羅15號(hào)和16號(hào)

阿波羅15號(hào)于1971年夏天發(fā)射，是第一次執(zhí)行所謂的J任務(wù)登月活動(dòng)。J任務(wù)中包括送上月球一個(gè)月球車(chē)和在月球表面更長(zhǎng)時(shí)間（近19小時(shí)）的艙外活動(dòng)。艙外活動(dòng)期間，宇航員收集了約77千克的樣本，并考察了更復(fù)雜的地質(zhì)情況。獵鷹號(hào)登月艙降落在另一處平坦的月海上，緊鄰壯觀的亞平寧山脈，一些山峰高達(dá)4 000米，是雨海盆地邊緣的一部分。此次任務(wù)的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是，宇航員要穿越亞平寧山脈之一的哈德利·德?tīng)査降撞?，尋找盆地形成時(shí)從月球深處帶上來(lái)的古老月殼物質(zhì)。

最引人注目的發(fā)現(xiàn)之一是一塊綠色的火山碎屑玻璃珠，它是在一個(gè)巨大的熔巖噴涌過(guò)程中，來(lái)自月幔深處的物質(zhì)迅速上升到地表，在沒(méi)有結(jié)晶的情況下而形成的。月球車(chē)幫助宇航員收集到的最著名樣本是“安全帶石”，這塊巖石有非常多的氣孔，如圖4所示。這塊巖石是指令長(zhǎng)大衛(wèi)·斯科特（David Scott）發(fā)現(xiàn)的。斯科特知道宇航員的艙外時(shí)間不多了，而且任務(wù)控制中心也不允許他停車(chē)去撿那塊石頭，于是他以停車(chē)系安全帶為借口，停下車(chē)來(lái)迅速撿起了那塊石頭，那塊石頭因此得名。

斯科特和其他宇航員接受了充分的科學(xué)訓(xùn)練，以有助于尋找可能代表深層月殼物質(zhì)的粗晶巖石，訓(xùn)練的成效之一是他們洞察出一塊淺色的粗糙的具有反光面的巖石的重要性，這塊巖石被命名為“起源石”。研究發(fā)現(xiàn)，起源石是斜長(zhǎng)巖，是從巖漿洋中浮出來(lái)的礦物，因此是月殼的原始樣本。同位素分析證實(shí)這塊巖石確實(shí)很古老——超過(guò)40億年，但是分析也揭示出這塊巖石形成史非常復(fù)雜，難以精確推定它的形成時(shí)間。收集和記錄巖石的地質(zhì)環(huán)境，加上宇航員精確的定位和描述，我們得以能夠繪制出精細(xì)的地圖和著陸點(diǎn)的剖面圖。

J任務(wù)的另一個(gè)進(jìn)展是添加了科學(xué)儀器艙?？茖W(xué)儀器艙配備有：全景和測(cè)繪照相機(jī)，進(jìn)行系統(tǒng)軌道遙感；X射線和伽馬射線光譜儀，用于測(cè)定元素組成；激光測(cè)高儀，用于確定地貌。阿波羅15、16和17號(hào)的科學(xué)儀器艙的觀測(cè)提供了月球表面的赤道數(shù)據(jù)范圍，供研究人員用來(lái)從“阿波羅區(qū)”的區(qū)域推斷整個(gè)月球的狀況。J任務(wù)軌道觀測(cè)為科學(xué)界的服務(wù)一直持續(xù)到20世紀(jì)90年代，此后，克萊門(mén)汀號(hào)和月球勘探者號(hào)宇宙飛船開(kāi)始提供全月球遙感服務(wù)。

圖3 由月球樣本可測(cè)得隕石坑大小-頻率分布，月面年代學(xué)建立在對(duì)月球樣本的年代測(cè)定之上，N(1)指直徑在1千米及以上的隕石坑數(shù)目，圖上所示為隕石坑數(shù)目隨年代的累積。標(biāo)有數(shù)字的“A” 和 “L” 分別指阿波羅和月球發(fā)射任務(wù)。隕石坑大小-頻率分布由軌道拍照?qǐng)D片得到

阿波羅16號(hào)是唯一一次考察遠(yuǎn)離月海的月球高地的航天活動(dòng)。獵戶(hù)座登月艙在笛卡爾高地附近的山區(qū)著陸，主要的科學(xué)目標(biāo)是研究凱萊平原的起源。凱萊平原毗鄰笛卡爾高地，在此之前，科學(xué)家認(rèn)為凱萊平原是由富含硅的巖石和火山灰沉積物形成的。根據(jù)阿波羅16號(hào)帶回的樣本和數(shù)據(jù)，卻發(fā)現(xiàn)凱萊平原實(shí)際上與多山的笛卡爾地層重疊，因此更年輕。從軌道照片中，地質(zhì)學(xué)家推斷笛卡爾地層是300千米外古神酒海盆地的噴出物形成的。

阿波羅16號(hào)在南射線隕石坑和北射線隕石坑之間著陸，以便于在兩坑中取樣。宇航員駕駛月球車(chē)對(duì)兩隕石坑的噴射物進(jìn)行采樣，以確定它們的年代，同時(shí)也為月球年代學(xué)提供更多的數(shù)據(jù)點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)平坦的凱萊平原是由撞擊產(chǎn)生的沉積物形成的，最有可能是雨海噴射物形成的。與南射線隕石坑和北射線隕石坑噴發(fā)出的巖石相伴的是因撞擊而熔融的碎片和風(fēng)化角礫巖。后者已巖化，具有重要的意義，因?yàn)橥ㄟ^(guò)風(fēng)化角礫巖形成時(shí)其中封存的太陽(yáng)風(fēng)氣體，可推斷太陽(yáng)光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化。

阿波羅帶回的最大樣本是一塊重達(dá)12千克的角礫巖，綽號(hào)“大穆雷”，以阿波羅16號(hào)和17號(hào)首席地質(zhì)學(xué)科學(xué)家比爾·穆?tīng)柌瘢˙ill Muehlberger）的名字命名。因微隕石撞擊，這塊巖石朝上的一面坑坑點(diǎn)點(diǎn)。阿波羅計(jì)劃的一個(gè)重要遺產(chǎn)是超級(jí)科學(xué)訓(xùn)練。這種訓(xùn)練使宇航員能夠直接與任務(wù)控制中心的科學(xué)家合作，優(yōu)化野外工作。這個(gè)特點(diǎn)發(fā)展的頂峰是阿波羅17號(hào)加入了一名地質(zhì)學(xué)家宇航員哈里森·施密特（Harrison Schmitt）。

圖4 阿波羅15號(hào)和16號(hào)收集的巖石樣本：

阿波羅17號(hào)

阿波羅17號(hào)是阿波羅計(jì)劃的收山之作。1972年12月，阿波羅17號(hào)降落在美麗的陶拉斯-利特羅谷，這是澄海邊緣一個(gè)地質(zhì)復(fù)雜的地區(qū)。陶拉斯-利特羅谷谷底鋪滿(mǎn)玄武巖，四周的山峰有2 500米高，如圖5所示。此次任務(wù)目標(biāo)包括：確定澄海的形成年代、確定玄武巖的形成年代和組成、收集澄海形成過(guò)程中涌出的古月殼碎片。

科學(xué)家在軌道圖像上發(fā)現(xiàn)了巨大的火山灰沉積區(qū)，他們想要從中取回些樣本。山谷中還有一群次級(jí)隕石坑，沿著2 400千米遠(yuǎn)的第谷隕石坑的射線排列，相伴還有在南中央脊底部由山崩形成的輕月幔沉積?？茖W(xué)家推測(cè)，這些隕石坑和月幔沉積物是由第谷隕石坑噴出的物質(zhì)落在該地區(qū)而形成的。宇航員對(duì)輕月幔沉積物進(jìn)行取樣，以便研究人員確定第谷隕石坑形成的年代，類(lèi)似于阿波羅12號(hào)對(duì)哥白尼隕石坑所做的工作。

此外，阿波羅17號(hào)上的地質(zhì)學(xué)家宇航員施密特還在矮子隕石坑的邊緣發(fā)現(xiàn)了一層橙色玻璃珠。這種物質(zhì)也是火山灰，顯示為橙色是因?yàn)槠溻伜亢芨?，與阿波羅15號(hào)發(fā)現(xiàn)的極低鈦含量的綠色玻璃截然不同。然而，就像阿波羅15號(hào)取回的綠色玻璃一樣，橙色玻璃月壤成為阿波羅計(jì)劃取得的最重要的樣本之一，成為熱門(mén)研究對(duì)象，因?yàn)樗砹嗽虑騼?nèi)部最原始的樣子，沒(méi)有經(jīng)過(guò)結(jié)晶過(guò)程的干擾。

陶拉斯-利特羅谷的玄武巖形成于37億～38億年前。沖擊熔融角礫巖是從南北中央脊底部的巖石中取樣的，它們的形成年代僅比雨海的角礫巖早幾千萬(wàn)年。澄海退化得更為嚴(yán)重，很明顯，在這段時(shí)間內(nèi)形成了許多撞擊盆地，如鉛同位素分析所暗示：撞擊相當(dāng)于災(zāi)難性的轟炸。在輕月幔沉積物和陶拉斯-利特羅谷其他地方收集的9個(gè)樣本揭露出，其形成于約1.1億年前，這也是第谷撞擊事件發(fā)生的時(shí)間。阿波羅17號(hào)的樣本中還發(fā)現(xiàn)了10塊超過(guò)40億年的古老月殼巖石。它們繼續(xù)為檢驗(yàn)有關(guān)月球古月殼起源的假說(shuō)提供依據(jù)。

與前幾次不同的是，阿波羅17號(hào)進(jìn)行了一次主動(dòng)月震實(shí)驗(yàn)，目的是通過(guò)接收炸藥爆炸產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)確定月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)。其他的實(shí)驗(yàn)還有：探索月球表面的電性質(zhì)、確定宇宙射線對(duì)生物材料的影響、使用橫向重力儀來(lái)繪制出月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)。美國(guó)號(hào)軌道指令艙攜帶有微波探測(cè)儀、紅外輻射計(jì)、遠(yuǎn)紫外光譜儀、測(cè)繪和全景相機(jī)和激光高度計(jì)。這些儀器提供的軌道數(shù)據(jù)集是此后20多年來(lái)科學(xué)家在月球軌道上進(jìn)行的最后一次直接測(cè)量。

月表物理

阿波羅12號(hào)、14號(hào)、15號(hào)和16號(hào)部署在月球上的月震儀陣列繼續(xù)向地球傳輸數(shù)據(jù)，一直持續(xù)到1977年9月的所有儀器關(guān)機(jī)。月震儀陣列記錄下超過(guò)12 000次月震，其中大約7 000次為深月震，深月震與地球引力所產(chǎn)生的潮汐力有關(guān)。其他月震為流星撞擊、火箭助推器控制降落等造成的月震以及月殼的受熱和膨脹引起的淺層熱月震。

圖5 阿波羅17號(hào)著陸點(diǎn)陶拉斯-利特羅谷。(a) 此圖對(duì)應(yīng)的實(shí)景有18千米寬，圖上方位為上西右北，澄海位于右上方。 (b) 宇航員穿越陶拉斯-利特羅谷的軌跡。用數(shù)字標(biāo)記的“S” 和 “L” 分別為取樣地點(diǎn)和月球車(chē)停車(chē)點(diǎn)

月震數(shù)據(jù)可提供以下方面的信息：月殼厚度、月震波穿過(guò)月殼-月幔邊界時(shí)月震速度的變化、月幔深處月震的不連續(xù)性和月震衰減區(qū)。早前估計(jì)月殼平均厚度為60千米，但現(xiàn)代分析認(rèn)為在30千米至40千米之間。

時(shí)至今日，激光測(cè)距后向反射器依然在工作。測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，月球轉(zhuǎn)動(dòng)不規(guī)則，表明其核心部分是流體。2011年發(fā)射的重力重建與內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室（GRAIL）航天任務(wù)證實(shí)，月幔深處有一個(gè)部分熔融的區(qū)域，并給出了流體外層和固體內(nèi)核的大小界限。再加上現(xiàn)有的阿波羅月震數(shù)據(jù)，新的重力測(cè)量大大提高了我們對(duì)月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的了解。

樣本保護(hù)和利用

阿波羅號(hào)取回的樣本在礦物學(xué)和化學(xué)成分上與地球物質(zhì)大體相似，但背后的化學(xué)過(guò)程具有明顯的月球特征。月球巖石是在氧逸度極低的情形下形成的，其所含鐵大多為二價(jià)鐵，大多數(shù)樣品至少含有少量鐵金屬。鐵鈦氧化物主要存在形式是鈦鐵礦，但也有鈦鐵尖晶石、鎂鐵鈦礦(首先在月球巖石中發(fā)現(xiàn)，并以宇航員阿姆斯特朗、奧爾德林和柯林斯的名字命名為阿姆阿爾柯?tīng)柕V石)和靜海石(這是一種新礦物，以它的發(fā)現(xiàn)地靜海命名）。

從玄武巖可一窺月幔和早期分化過(guò)程的端倪。玄武巖類(lèi)型的變化反映了月幔的非均質(zhì)性，沒(méi)有如地球?qū)α鞯木|(zhì)過(guò)程。由于阿波羅所取的是地面真實(shí)樣本，我們可以利用遙感推斷其他地區(qū)的玄武巖類(lèi)型。阿波羅著陸點(diǎn)收集的表巖屑樣本中都有火山玻璃，其成分多種多樣，二氧化鈦濃度從不到1%到超過(guò)16%不等。這些成分反映了月幔的非均質(zhì)性和晚期巖漿洋過(guò)程的非均質(zhì)性，這些非均質(zhì)性使月幔內(nèi)很多區(qū)域鈦含量差異很大。

在阿波羅計(jì)劃期間，科學(xué)家預(yù)見(jiàn)到樣品的價(jià)值，并在約翰遜航天中心建立了博物館。他們制定了展覽、處理和分配的協(xié)議，所有樣本都專(zhuān)門(mén)留出一部分傳給后人，并對(duì)其中最稀有和最重要的樣本給予特別保護(hù)。

這些協(xié)議確保了近40年之后，樣本依然可用新的高靈敏的分析方法來(lái)分析火山玻璃、磷酸鹽礦物和熔體夾雜物中的氫氧根和水分子。這些研究表明，與曾經(jīng)以為的觀點(diǎn)不同，月球形成時(shí)伴隨有揮發(fā)物；更確切地說(shuō)，在巖漿洋和后期的火山階段，月球的揮發(fā)物進(jìn)行了大量的脫氣。對(duì)月球樣本中剩余磁性的精確測(cè)量顯示，直到30億到40億年前，月球內(nèi)部還有流動(dòng)的金屬核。

研究太陽(yáng)系的路徑

阿波羅計(jì)劃的探索和對(duì)月球樣本數(shù)十年的研究，為了解地球最近的鄰居奠定了基礎(chǔ)，也為行星科學(xué)提供了基石。研究表明，月球非常古老，大約有45億年的歷史，物質(zhì)組成與地球相似；但由于月球體積小、壓強(qiáng)低、無(wú)明顯水蝕變過(guò)程，月球物質(zhì)又具有自身的特點(diǎn)。月球的礦物和巖石中有證據(jù)顯示，月球上曾存在巖漿洋，后來(lái)分化成月幔和月殼。30億～40億年前，月球內(nèi)部溫度上升，重新熔化，產(chǎn)生了大量的玄武質(zhì)火山活動(dòng)。通過(guò)對(duì)阿波羅所取樣本和數(shù)據(jù)的研究，我們得出了月球是早期地球受到巨大撞擊而形成的，這仍然是月球起源的最靠譜假設(shè)。阿波羅號(hào)的表面樣本讓我們第一次見(jiàn)識(shí)到了宇宙射線、高能太陽(yáng)粒子和從微流星到小行星的大小隕石對(duì)月球表面的蝕變。

也許阿波羅計(jì)劃最深遠(yuǎn)的科學(xué)遺產(chǎn)是對(duì)我們太陽(yáng)系的持續(xù)探索。阿波羅取回的樣本提供了晚期重轟炸的第一個(gè)證據(jù)。所謂晚期重轟炸，是指約于41億年前至38億年前，大量小行星撞擊月球的事件，這些小行星在39億到40億年前達(dá)到峰值。早期太陽(yáng)系軌道動(dòng)力學(xué)模型表明，木星和土星軌道的變化可能破壞了早期小行星和彗星帶的穩(wěn)定性，并導(dǎo)致了發(fā)生自太陽(yáng)系形成后約5億年的大災(zāi)難。

阿波羅號(hào)的樣本和探索表明：測(cè)試這些動(dòng)力學(xué)模型的關(guān)鍵是在月球上，等待下一輪的月表探測(cè)和樣本收集。