月球，掀起你的蓋頭來

李慶康

月球研究的過去式

月球是人類的精神家園，是未來能源物質寶藏，是宇宙航行的中繼站。月球是地球唯一的天然衛星。月球的起源似乎是謎一樣的存在。100多年來，世界各國的科學家提出了許多富有創意的觀點。在當時，這些觀點曾引起了軒然大波。

分裂說

分裂說是最早解釋月球起源的一種假設。早在1898年，著名科學家喬治·達爾文就指出，月球本來是地球的一部分，后來由于地球轉速太快，把地球上一部分物質拋了出去，這些物質脫離地球后形成了月球，而遺留在地球上的大坑，就是現在的太平洋。這一觀點很快就受到質疑，原因是以地球的自轉速度是無法將月球那么大的一塊東西拋出去的。還有，如果月球是從地球拋出去的，那么二者的物質成分就應該是一致的。但通過對阿波羅12號飛船從月球上帶回來的巖石樣本進行分析，發現二者相差非常遠。

同源說

同源說認為，地球和月球都是源于太陽系中的同一團宇宙塵埃分子云，經過吸積過程同時形成星體。通過對阿波羅12號飛船從月球上帶回來的巖石樣本進行分析，對比地球上的巖石，結果發現月球和地球上的巖石的年齡很不匹配。

俘獲說

俘獲說認為，月球本來是太陽系中的一顆小行星，偶然間因為運行到地球附近，被地球的引力所俘獲，從而成為地球的永久衛星。但像月球這樣大的天體，地球是不可能有那么大的勁將它俘獲的。

月球形成來源于大碰撞

大碰撞說最早于1975年由美國科學家哈特曼（William K. Hartmann）和達韋斯（Donald R. Davis）提出來，之后經歷了若干更新。這種假說認為，月球是地球和一個被稱為“忒伊亞”的火星大小級別的行星相碰撞，撞擊形成的碎屑、塵埃和氣體被拋入太空，在地球附近通過相互吸積而結合起來，形成熔融的月球。在2014年6月6日出版的美國《科學》雜志上，由德國哥廷根喬治·奧古斯特大學的丹尼爾·赫瓦茲（Daniel Herwartz）領導的小組使用改進技術，分析和比較從月球上帶回來的樣本和地球上氧-16、氧-17以及氧-18的同位素比例，進一步證實發生過大碰撞，從而強有力地支持了大碰撞假說。

精確推算月球的年齡

目前，學術界基本認同大碰撞說。那么這場大碰撞發生在何時？科學家通過對月球巖石中放射性同位素及其衰變產物進行艱難測量才能限定碰撞時間，但碰撞時刻很難精確地估計出來。2014年6月11日在戈德施密特（Goldschmidt）地質化學會議上，來自法國南錫洛林大學（University of Lorraine in Nancy）的地球化學家紀堯姆·艾維斯（Guillaume Avice）與伯納德·馬蒂（Bernard Marty）公布最新結果。他們分析了南非與澳大利亞含有石英的巖石中被束縛的氙氣體，綜合考慮由隕石確定的太陽系形成時氙的含量，放射性碘、钚以及鈾元素裂變產生的氙，還有大型撞擊事件中向外太空逃逸的氙，計算出地球大氣層形成的時間，該時間可能就是大碰撞的時刻，即月球形成的時刻。該結果顯示地球和月球的年齡都要比先前認為的更古老，即地月系在46億年前太陽系形成4000萬年后就開始形成，比先前估計的要早6000萬年，即月球至今已有約45.6億年了。

人類登月成功后帶回來了月球的巖石標本，為確定月球和地球的年齡提供了很大幫助

揭秘月球“雙面人”之謎

1959年，蘇聯的月球3號探測器傳回了具有歷史意義的第一張月球背面照片，它說明月球背面與正面很是不同：暗色月海在正面很常見，但在背面幾乎完全不存在。

2014年在《天體物理雜志》第788期上，來自賓夕法尼亞州立大學的科學家阿皮塔·羅伊（Arpita Roy）帶領的研究小組發表了他們的最新研究成果，解釋了這一現象。當月球形成時，它比現在距離地球更近，只是當前距離的5%到10%，很快它的自轉就被潮汐力鎖定了。兩個天體由于撞擊事件仍舊熾熱，地球表面的溫度是高溫2500攝氏度。這意味著月球的正面被地球炙烤著，任何礦物質都無法凝結為固體。但月球背面的冷卻速度要快得多。在密度相對低的含鋁、鈣礦物富集的地方，固體最先形成。這些早期的礦物質成為組成月殼的成分，它們在總體溫度較低的背面積累得較快，隨后生長得更厚。隨后，各類猛烈的撞擊轟擊著年輕月表的各處。正面較薄的月殼因規模最大的撞擊破裂得很深，為致密的富金屬巖漿輕易流出提供了導管，讓巖漿從內部深處上升到了表面。這些巖漿形成了暗色的月海，也就是如今所見的熟悉圖樣——“月球上的人形”。但是在月球背面，由于月殼較厚，類似的噴發幾乎是不存在的。這就是月球為何會變成雙面人的原因。endprint