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噓!悄悄告訴你月球的小秘密
來源: 中國的航天         發布時間:2021-04-22

  說起月球,每個人都有一籮筐與她相關的故事。她陪伴我們走過無數條小夜路,出現在幾乎每一個睡前故事里,裝點過千千萬萬人的夢境。她名副其實是我們最熟悉的地外天體了,也是我們人類迄今唯一踏足過的天體。
 
  但其實,月球還藏了很多我們不知道的小秘密,比如她的身世來歷,這顆陪伴我們的美麗星球,究竟是怎么出現在地球身邊的呢?還有不少尚未解開的謎團。
 
  阿波羅計劃帶回的月巖樣本,為月球的身世提供了決定性線索。在那之前,科學家對月球形成的原因有各種猜測。
 
  當時盛行的理論主要有同源說”“分裂說捕獲說三種:同源說認為月球和地球一起在太陽系的原行星盤中形成,分裂說認為月球是地球因為形成早期自轉速度太快而甩出去的一部分,捕獲說則認為月球是被地球引力捕捉到的天體。上個世紀中期,老科普書里常??吹皆虑蚴堑厍虻?/font>姐妹或者女兒這樣的比喻,就是同源說分裂說圖景下的描述。這些猜想說起來頭頭是道,但都停留在邏輯推論的層面上,缺乏實際的證據支持。
 
  直到阿波羅計劃從月球表面帶回了樣本,其中包括黑色的月海玄武巖、淺色的斜長巖、被隕石撞擊而糾結變形的角礫巖,還有帶著綠色、橙色和黃色調的火山玻璃,人們才眉頭一皺,發現事情并不簡單。
 
  首先是月球太了。在地球巖石里常見的那些容易揮發的物質,當然包括水,在月球巖石里都找不到蹤跡;然后是月球的鐵含量比起地球來太低;但更說明問題的是:
 
  這些巖石中,能夠代表古老月殼的那些最古老的巖石,都實在太輕了。
 
  這其中,阿波羅15號帶回來的一塊斜長石是人類找到的太陽系內最古老的巖石之一,年齡超過了40億歲,因為它影響了后來人們對月球起源的認識,又被稱為起源石。
 


  起源石是來自雨海東部邊緣的一塊斜長石,是古老月殼的一部分。組成這種巖石的化學元素主要是鈉、鋁、鈣、硅和氧,幾乎完全沒有重元素。
 
  要形成這種輕飄飄的月殼,月球在誕生初期得有遍及全球的巖漿海洋,讓最輕的礦物浮在最上層。那么問題來了:要讓整個月球處于這樣的狀態,需要巨大的能量,能量從哪兒來?
 
  就只有一次巨大的撞擊了唄。
 
  主流的大碰撞假說在阿波羅計劃結束后不久被提出,描述了這樣一幅圖景:一個與火星差不多大小的原行星從側面撞擊了地球,撞擊產生的巨大能量將海量的硅酸鹽拋到太空中。在撞擊之前,地球和這顆原行星都已經完成了內部的分異,絕大部分鐵元素沉入了核心,所以撞擊拋出的物質里鐵元素比較少;被拋出的部分溫度很高,所以揮發性物質都跑掉了,再冷卻形成的,就是一個干燥、貧金屬、表面沸騰著巖漿洋的月球。
 
  大碰撞假說在上個世紀九十年代盛極一時,大家幾乎都是以一種板上釘釘的口氣在描述它,還給撞上地球的這顆原行星起了個同樣來自神話的名字叫忒伊亞,是月亮女神塞勒涅的母親。但這個假說也有一個命門始終沒能解決,那就是:
 
  月球巖石的同位素特征跟地球的地幔實在太像了。
 
  按理說,既然是有另一顆原行星跟地球相撞,兩者的外殼都被拋出來,那么月球應該混合了一些外來的物質,和地幔不至于完全一樣。而且根據計算機模擬的碰撞來看,月球的物質大部分來自忒伊亞。但實際上,月球物質的同位素特征卻和地球保持高度一致,代表它們有著相同的來源。這就是月球起源假說的同位素危機。解釋不了這個矛盾,大碰撞假說就始終只能還是假說。
 
  時間來到本世紀??茖W家們展開了應對同位素危機的競賽。有的人重新精確測量了阿波羅帶回的樣本,發現月球并不像原先所認為的那么干燥,而是含有少量的水。有的人調整了碰撞模型,讓更多的地球物質能夠被拋到空中。
 
  有的人提出,在撞擊發生后,后來形成月球的物質和形成地球的物質曾經渾然一體,巖石蒸氣在地核周圍形成一個類似甜甜圈形狀的構造,后來內側形成地球,外側形成月球。這種連接構造模型或者說合星模型基于對系外行星的觀測,有時候碰撞并不會產生包圍在行星周圍的碎屑盤,而是形成介于行星和星盤之間的這樣一種構造。
 
  還有人提出,導致月球形成的可能不是一次由巨大原行星帶來的撞擊,而是一系列的小型撞擊,只要撞擊角度合適,就能盡可能多地濺起地球物質,形成一顆與地幔物質來源相同的月球,而多個小型天體混合之后也不會留下明顯的同位素痕跡。
 
  凡此種種,還需要更多地模擬、推測,以及來自月巖樣本的更多信息。

 

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