月亮是我们在夜空中最熟悉的伙伴,在最黑暗的时刻,它为我们提供光明。我们的一些最古老的神话和传说源于一种与生俱来的需要,那就是理解我们这个星球邻居的威严和辉煌。对月亮的崇拜贯穿了整个世界的历史,标志着人类首次尝试揭开月球之谜。绝大多数古人没有科学和推理的工具来解释自然现象,而是求助于神、女神和魔法来描述他们的世界。想要理解月亮,只能靠神一样的生物和迷信的故事。
虽然大多数与月亮有关的神都是女性,但情况并非总是如此。古希腊人崇拜女神塞勒涅,紧随其后的是罗马女神露娜。月亮神摩尼统治着日耳曼部落的夜空,中国人的月亮女神则是嫦娥,这个名字将与我们第三个伟大时代的诞生联系在一起。
人类很少看到的月亮景观——月球的远端。几个世纪前,当我们用科学的眼光第一次看到月球表面时,我们对月球的了解进入了第二个时代。一代又一代的天文学家和数学家用他们的理解丰富了对星空的认识,发展了关于我们最近的行星伙伴的大量知识。随着12个人登陆月球表面,这个时代达到了顶峰。
然而,那个时代的研究人员有充分的理由相信,月球是一个干燥的天体,没有任何地质活动。即使当阿波罗号的宇航员带着月球岩石返回地球时,在样本中检测到的水的痕迹也被记录为来自一个漏出的容器里的水。月球曾经具有魔力,而现在被认为是太空中一块死气沉沉的岩石。
对月球理解第三纪元的兴起
我们对月球了解的第三个时代是由研究我们的行星伙伴的先进航天器的发展而开始的今天,我们正处在人类认识月球的第三个伟大时代的开端。我们的行星伴侣现在是一个我们经历着变化和动态的世界,包括一个活跃的地幔和月球地震。月球的远端发现了古代岩浆,两极附近发现了水冰,甚至月球表面可能直接形成水分子。
中国航天局于2019年1月将嫦娥四号(CE-4)在月球背面着陆,使中国成为第一个在月球背面着陆航天器的国家。着陆后,宇宙飞船释放“玉兔2号”探测车,探索南极艾特肯撞击盆地,该盆地直径2500公里,大小大致相当于美国缅因州和佛罗里达州之间的距离。
嫦娥四号探测器拍摄的月球表面图像。月球的前传
一种普遍接受的理论认为,月球表面可能曾经覆盖着一层岩浆。随着熔岩的冷却,较重的成分(如橄榄石和辉石)下沉,较轻的玄武岩上升,形成了月球的外壳。当小行星和各种物体撞击月球时,被困在地壳下的物质被带到月球表面,这一过程通常会增加月球地壳中橄榄石的比重。
玉图-2号搭载的可见光和近红外光谱仪(VNIS)7显示,月球表面存在低钙(邻苯二甲酸)辉石和橄榄石,这些物质可能是在月球地幔内形成的,尽管盆地内橄榄石的痕迹很少见。在更深的撞击中,这种矿物更常见,这表明月球地壳下的岩层可能由数量几乎相等的橄榄石和辉石组成。在地球上,橄榄石占主导地位,这标志着月球和我们的母星之间存在着显著的地质差异。
对月球内层的分析和对月球地震的探测表明,月球曾经被认为在地质学上已经死亡,仍然保留着一个熔融的内核。由于月球形成时遗留下来的热量逃逸到太空中,月球的收缩导致了月球地壳的褶皱,这是一种以前不为人知的效应,天文学家直到最近才首次目睹。在月球上发现的年轻的逆冲断层是最近构造活动的证据,但如何是最近的尚不清楚。四个阿波罗着陆点的地震仪记录了1969年至1977年间28次浅层月震。一些浅层地震可能与年轻断层的活动有关。
嫦娥,中国的月亮女神。月球比地球上的任何沙漠都干燥,但我们的‘行星伴侣’并不是完全没有水。新的研究表明,每吨月球地壳含有大约32盎司的水(大约相当于每900公斤月球地壳含有一升水)。
印度首个月球探测器“月船一号”以及美国宇航局的卡西尼号和“深撞击”号宇宙飞船都探测到了水或羟基(含氢和氧的化学结合分子)的存在。卡西尼号在前往土星的途中对月球进行了研究,“深撞击”号在前往其主要目标哈特利2号彗星的途中对月球进行了研究。
‘深撞击’号已经确认月球表面存在水/羟基。虽然一些水通过彗星和冰体的撞击进入月球,太阳风也可能直接在月球表面产生水。
这是太阳风与月球表面相互作用产生水的过程。当太阳风中带正电荷的质子撞击月球表面时,它们会与月球地壳中带负电荷的电子发生反应,导致氢原子的释放。在月球地壳的二氧化硅中遇到氧原子,它们可以形成羟基,第二个氢原子的加入产生水。“我们认为水是一种特殊的、神奇的化合物。但令人惊奇的是:每一块岩石都有可能产生水,尤其是在被太阳风辐射之后,”美国宇航局戈达德太空飞行中心的等离子体物理学家威廉·法雷尔说。
水分子可以从一个区域移动到另一个区域,因为来自太阳的热量驱使水分子从阳光照射的区域移动到阴影区域。当月球每个月自转一次时,阳光和热量几乎从月球表面的每一个位置来来回回。这种昼夜运动缓慢的循环的例外是一些深坑,位于两极,永远处于阴影中。通过这种持续的加热,水在地壳周围从一个区域迁移到另一个区域,水冰可能会在永不会受到阳光照射的陨石坑内慢慢地积聚起来。
“如果水分子像我们想象的那样流动——哪怕只是其中的一小部分——它们就提供了一种机制,让水进入那些永久性的陨石坑。这开辟了一条全新的(月球研究)道路,但我们必须了解它的物理性质,才能利用它。”布朗大学行星地质学家卡尔皮尔特斯表示。
最近关于月球性质的发现为月球形成于数十亿年前的理论提供了进一步的证据,当时正在变冷的地球经历了与火星大小的天体(提亚星)的撞击。这一事件发生在大约45亿年前,撞击的碎片聚合成月球。
对这一理论分析表明,月球将主要由提亚星的物质构成。然而,阿波罗号宇航员从月球带回的样本显示,月球表面与我们地球的地壳相似。这个难题的答案可能来自最近的计算机模拟,模拟表明,如果地球在受到坚硬、寒冷的提亚撞击时仍处于熔融状态,那么我们这个世界所经历的最大冲击将会产生一个与我们今天看到的月球非常相似的月球。
我们很幸运生活在这样一个时代,在我们对月球的认识上取得了如此巨大的进步。一种新的月球时代思潮带来了第二个时代的逻辑和科学方法,同时也带来了第一个时代的生命和敬畏。随着天文学家和其他研究人员对月球活动性质的了解越来越多,我们的行星伙伴再次召唤我们回来。阿波罗登月50年后,月球表面可能很快会再次感受到人类的脚印。
这一次,我们的访问可能是永久性的,永远离开我们的家园,就像一个青少年离开父母安全的房子一样,将永远改变我们这个物种。我们将不再面临因任何单一的全球性灾难而灭绝的危险。传统国家和边界可能会消失,甚至种族概念也可能变得毫无意义。
在未来的几十年里,对于月球、火星和太阳系周围的空间站上的殖民者来说,政府的统治可能会被大大削弱。就像“狂野西部”的概念一样,机会可能与非常真实的危险混合在一起。我们现在正面临着人类历史上的一个新时代,它是由了解我们的‘行星伙伴’的第三个时代带来的。下一个问题是谁将先到达月球。
发表评论