進擊月球，窺探最陌生的老鄰居

陳思雅

進擊月球，窺探最陌生的老鄰居

陳思雅

千百年來月球為何一直以同一面面向地球，月球上的隕石坑為何都那么淺，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解之處。

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

其實，從古至今世界各國都未曾停止過對月球的研究探索，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》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……關于月球形成的假說有很多，但科學家們一直沒有完全確定月球是如何形成的。

分裂說認為在早期的地球出現過膨脹區，這部分熔融物質在地球高速自轉的情況下被甩了出去，甩出去的物質在地球附近的行星際空間慢慢凝聚形成月球。而捕獲說認為，太陽系內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，因為被捕獲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與母行星的黃道面對齊，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問題，這使得它成為目前與月球形成的科學證據最相符的模型。

美國《科學》雜志2014年發表的一項新研究指出，40多年前“阿波羅”飛船從月球帶回的巖石進一步證實了大碰撞假說——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，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等機構的研究人員報告說，太陽系內各個行星都由獨特的同位素組成，因此證實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分析技術，分析了“阿波羅”飛船帶回的月巖。結果顯示，月巖的氧17與氧16的同位素比率，確實與地球巖石存在差異。參與研究的哥廷根大學的丹尼爾·赫瓦茨說：“雖然差異很小，難以察覺，但的確存在。我們現在有理由相信大碰撞發生了?！?/p>

目前多數關于月球起源的模型估計，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尚需得到更多證據證實。

月球是地球衛星還是伴星？

在傳統觀念中，人們認為“月球圍繞地球轉，是地球的衛星”。如果這樣說的話，就意味著我們的地球擁有一個大得“不自然”的衛星，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%，而其他行星的衛星，比如火星衛星的直徑是火星的0.34%；木星最大衛星的直徑是木星的3.5%；土星有23顆衛星，最大衛星的直徑是土星直徑的3.75%，這些行星的衛星，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，一些現代天文學家認為月球不是地球的衛星，而是伴星，是太陽系的第十六大行星。因為，一方面將月球看作地球的衛星不符合“類地行星”的規律特點；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轉，地月軌道是兩者的質量中心，地球質量大于月球，這個中心軌道就離地球近。

目前，月球不是地球的衛星而是地球伴星的這一理論正逐漸被科學界所接受。

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，為此有的天文學家曾推測月球內部可能是空的。

1969年阿波羅12號對月球表面進行一次撞擊實驗，引發月震。這次月震持續的時間超過55 min。震動由小漸大，然后振幅逐漸減弱。這次震動被科學家描述為“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，而沒有向月球內部傳播，就像在一個完全中空的金屬球體上發生的”。

這種月震實驗后來還做過幾次。美國航空航天局在《阿波羅16號與月面》的報告中說，月震研究表明，月殼內部有一個約64 km厚的硬層。

振動在月球內部的傳導速度與振動在金屬中的傳導速度一致，于是科學家推測月球內部存在一個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。

月球有一個堅硬金屬殼的另一個證據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，據計算，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家計算，如果造成這個坑的隕石撞在地球上，將會造成至少1200 km深的大坑。對此，唯一的解釋就是在月球表面下有一層非常堅硬的物質結構，使隕石無法穿透。

月球上的稀有金屬從哪兒來？

根據已有的研究，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，這些金屬都很堅硬、耐高溫、抗腐蝕。科學家估計，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，因此月球上是如何產生如此之多需要高溫的金屬元素呢？

而且，科學家分析了380 kg月球土壤樣本后，發現竟含有純鐵和純鈦，而自然界不會有純鐵礦。這些無法解釋的事實似乎都在傳遞一個信息：這些金屬不是自然形成的。

此外，前蘇聯和美國的科學家還發現了一個更加奇怪的現象：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。在科學世界里，不生銹的純鐵是聞所未聞的。

關于月球的詭異數字是巧合嗎？

月球永遠以同一面對著地球，它的背面直到太空船上去拍照后，人類才能窺視容顏。

月球為何永遠以同一面向著地球？科學家的說法是說它以每小時16.56 km的速度自轉，另一方面也在繞著地球公轉，而它自轉一周的時間正好和公轉一周的時間相同，所以月球永遠以一面向著地球。然而太陽系其他行星的衛星都沒有這種情形，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？

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

（摘自《科技日報》2016年

7月1日5版）