月球的前世今生

月亮的前世今生从形成到现在的45亿年间，地球曾多次遭到小行星的碰撞，也曾受到风雨的侵蚀，遭受过熔岩的洗礼冲刷，甚至因地壳运动而被挤压拉伸，能够帮助我们还原它遥远过去的蛛丝马迹是否都已消失殆尽。有关地球前世今生的探索，只有在一个地方，还相对完整的保存着，这个地方就是月球。科学家们遍访地球各个角落，描绘山脉和洼地，探索其内部奥秘以加深对地球历史的了解，科学家们还试图解开月球诞生之谜，希望借此来还原地球年轻时的样子。自从人类出现以来，人们便对月亮充满了向往，月球作为夜空中最亮的星球，几千年来为人民指引方向，帮助人类计算节气，并且哺育了无数神话故事。大约在400年前人们才开始科学的研究这个星球，几百年前伽利略听说，远在荷兰一位光学仪器家制造了一个可以看清远处物体的仪器，作为第一位现代科学家，伽利略想到在这个仪器的帮助下，一个困扰人类多年的难题即将有所突破，宇宙苍穹到底是什么样子的，人类世界在其中扮演着怎样的角色。对于当时的一些哲学家来说，月球是一个完美的、剔透的、神圣的球体，与之相比，地球则充满了瑕疵。通过望远镜，伽利略则看到了一个更真实的月球，他看到了月球表面的山峦及沟壑和地球大同小异。时间回到现代的月球研究，1959年由美国和前苏联发射的第一台探测器登月，旨在拍摄特写照片得出直观的数据，宇航员们发现月球就像一个早期太阳系遗留下来的时间仓。通过研究采集回来的岩石样本证实一个惊天理论，月球和地球表面的组成成分其实是极其相似的，月球很可能在大约40亿年前形成。当时地球还处于初级阶段，与一个大小仅次于火星的星球相撞，尘埃落定，撞击的碎片在地球轨道运行，进而形成月球。那时月球上的挥发性物质，如水逐渐蒸发干净，撞击过后月球逐渐冷却下来，表面的熔浆也逐渐变硬，形城外壳。但是月球仍旧经受着混沌的太阳系中时常发生的撞击，爆炸等严峻考验，其表面在历史不同时期中都经历着高强度的凛冽锤炼。科学家们想知道这般锤炼是否让月球孕育了某些资源，比如水资源，一旦被发觉它将对长期载人飞行任务提供巨大的帮助。随着探索外太空能力的不断提高，人类已有足够的能力用火箭将人和生命维持装置送上轨道，300多次的载人飞行记录，足以证明人类可以在地球外生存和探索。与其他飞行任务相比，阿波罗计划在人类了解地球和宇宙关系以及自我认知方面更具推动作用，但这一句话的意义还远不止这些。登陆月球是人类探索的一次飞跃，但宇航员从月球上捡到的东西，才是阿波罗行动带给我们的巨大财富。阿波罗号宇航员走出登月舱后，发现月球上笼罩着厚厚的尘埃，四处可见岩石和坑洞，他们漫步月球，将总计382公斤重的岩石拣回了返回舱。回到实验室，科学家们对宇航员带回来的岩石标本进行研究，希望能找到些线索，来攻克人类科学无法解答的谜题。月球是从哪里来的，这个问题的答案将帮助人类，来解开更大的谜题。地球是从哪里来的，它是如何进化成如今这个我们居住的星球的。阿波罗计划带回来的岩石标本，让我们离答案更近了一步，但是谜题仍未解开。月球与地球的平均距离约384,400公里，月球表面面积还不到地球表面面积的十分之一，体积只有地球的五十分之一，质量只有地球的百分之一。月球上没有空气，表面温度白天可达123，夜晚可降至零下233。作为夜空中最亮的一颗星星，月球引领着人类走向新的千年，也为各种神话传说注入源源不绝的灵感。再来看看现代人对月球探测取得的成果，1959年由前苏联和美国共同发射的探测器，首次近距离拍摄到了月球的照片，获得了一些基本数据信息，随后撞向月球表面。从那时起我们了解到，月球与地球究竟有多大的不同。月球表面凹凸不平十分干燥，引力很小。而有关月球起源的争议，几个世纪前就开始了。英国生物学家查尔斯达尔文的儿子乔治达尔文推崇的分裂说认为，月球曾是地球的一部分，后来由于地球转速太快，把一部分物质抛了出去，就成了月球。地球表面留下的一个巨大深坑，太平洋成了支持这一假说的证据。而赞同俘获说的人们则认为，月球原是漂浮在太阳系的物体，在飞过地球附近时，被地球的强大引力所捕获，从而成为地球的一颗卫星。有关月球起源的第三种假说，是由美国天文学家托马斯西伊提出的，他因抨击爱因斯坦的理论及剽窃指控而被世人熟知，西伊的假说认为，月球在地球附近出生，逐渐中了地球引力的魔咒，按照这种说法，月球就相当于一个迷你地球，这一假说如今已被证实是错误的。阿波罗号上的宇航员带着一系列任务奔向月球，希望能近距离观察月球从而让有关月球起源的争议，尘埃落定。六名阿波罗号成员在月球赤道附近着陆，作为第二个登月的宇航员巴斯奥尔德林称赞道，这是一块美不胜收大气磅礴的废墟。他和其他宇航员发现，月球表面是完全干燥的，完全没有任何水流过的痕迹，主要根据是月球上层没有大气层，即使存在水也早已经蒸发干净。然而更多的信息是肉眼看不到的，通过研究采集的岩石样本，发现里面含有大量的元素，如氧化铁、氧化钙、还有很多含氧化何物。由于没有大气层，月球上的一切都被原封不动地保存下来，甚至连昭示月球起源的蛛丝马迹也能被捕捉到。长时间的内力作用让地形发生了变化，月球的内部信息也因此暴露无遗，这在阿波罗号着陆点就可窥一斑。通过分析着陆点的岩石样本，科学家们找到了一种类似玻璃的钛铁矿，这种矿石富含大量的氧元素，哈勃分析数据显示，这一代分布着大量的钛铁矿。仪器开始分析下一个目标，25英里宽，两英里长的，阿利斯塔克环形山。这个火山形成于大约45亿年前的一次撞击，这也是宇宙史中最近的一次剧变，所以这个火山在月球上也是较近期形成的，这次撞击使下方地层暴露，伴随着也暴露了一个早期由撞击、火山喷发、月表活动形成的区域，同样的这个区域分布着大量的钛铁矿，也就意味着，氧。科学家们发现，在月球上一些年代久远的巨大坑洞四周，围有同心圆状的山脊，从这张由美国航天局月球探测轨道飞行器LRO拍摄的图片中能清楚的看到，月球东海的同心圆结构十分明显。图中不同颜色代表着不同的海拔高度，关于坑洞形成的原因，曾有人认为是撞击产生的热量融化了月球上的岩石，而现在有人提出坑洞的形成是撞击物撞在了正在熔融的月球表面上，这也印证了之前的一个猜想，在月球诞生的早期，其表面被岩浆海覆盖。当宇航员们踏上月球，他们发现了一种质量较轻的岩石，斜长岩。这一发现表明，一些较重的物质陷入了月球内部，较轻的物质这被挤到了月球表面。宇航员们带回来的岩石标本与地球上的很类似，原因之一就是两者的氧化物同位素惊人相似，同位素如同血型，科学家利用它在太阳系物质进行分类，科学家们还发现月球表面干燥异常，没有水存在过的迹象。阿波罗号最后一次登月任务完成后不久，美国科学家艺术家威廉哈特曼于1974年提出了关于月球起源的新猜想。他的理论是根据神话故事展开的，太阳系内有一颗和火星大小差不多的行星，堤亚。堤亚这个名字源于希腊神话中曾经统治世界的古老神族，泰坦。月神塞勒涅就是泰坦的后裔，行星提亚的轨道很不稳定，最终朝地球的方向飞去，并以一定的角度与地球发生碰撞，造成了地球自转加快，撞击形成的碎片进入近地轨道，当撞击产生的尘埃落定，那些碎片结合在一起，形成了月球。在这个过程中，水等易挥发的物质从月球上消失了，月球由地球和小行星堤亚撞击所形成的残骸汇聚而成，这就是月球比地球更轻密，度更小的原因。和地球一样，月球的核心由固态铁组成，但密度比地球要小的多，在猛烈撞击下形成的月球，开始逐渐冷却，表面上那些纵横交错的岩浆流慢慢凝固，但在太阳系形成初期的混乱环境中，月球继续遭受撞击。月球表面不断遭到巨大的撞击，从月球勘测轨道飞行器LRO绘制的月球海拔地图中，我们就能看到月球的受创痕迹，阿波罗号宇航员在月球上发现的大量火山岩就是这些撞击带来的间接产物。在地球上火山爆发是板块摩擦产生的热量和压力引发的，而这些条件在月球上都不具备。月球上的火山形成与撞击有关，巨大的撞击强度将月球表面融化，一些物质从炽热的内部被释放，由于月球引力小，喷发出来的物质就会不断向高处堆积，而熔岩则会一层一层地流向四周，蔓延至很远的地方，这就是几乎占月球表面六分之一的月海形成的原因。这些巨大的由火山灰充填的盆地是30到40亿年前，月球表面遭到巨大猛烈撞击后形成的。这些撞击所带来的质量较大的复合物质很快沉入岩浆之中，通过月球勘测轨道飞行器LRO拍摄的画面，科学家们还发现了最近几次撞击所留下的火山残留物。这是阿利斯塔克高原，高原上被熔岩分割出许多神秘的条状沟槽，还有两个巨大的陨石坑。其中一个陨石坑是4.5亿年前的一次撞击后形成的，陨石坑壁外堆满的岩石，这些岩石是月球表面在遭到撞击后的碎裂物。科学家们还发现月球表面覆盖着一层玻璃状的物质，这可能是很早以前火山喷发烧灼的痕迹。第谷坑也是月球表面一处奇特的地形，它生成与一亿年前的一次撞击。第谷坑最高处与坑底有2千米的落差，在第谷坑的最高峰上有一块直径120米的巨砾，科学家们在它的顶部和周围，发现了被撞击产生的巨大热量熔融的岩石的痕迹。月球诞生以来对地球产生的持久了巨大的影响，月球引力每一百年大约让地球自转速度减慢千分之2.3，也让月球与地球的距离每年增加3.8厘米。月球潮汐力令地球自转趋于稳定，它还促成了洋流的形成，进而对地球气候带来影响。地球与月球间的亲密关系源自很久很久以前的那次巨大撞击，但这一说法并没有被广泛接受。首先是关于水的争议，撞击说认为月球上的水和其他不稳定的物质被蒸发了，月球上的干燥环境与这一说法相吻合，但事实上月球上并没有人们想象的那样干燥。美国航天局1998年发射月球勘探者号空间探测器，开始利用伽马射线谱仪绘制月球表面的地图。数据显示月球两级存在大量的氢，如果这些氢以冰的形式存在，那么月球上就有数百万吨的水资源储备。在月球上太阳晒不到的区域里，确实有水存在的可能性，在月球两极坑洞的永久阴影区内就藏着大量的冰。2009年美国航天局月球坑观测与感知卫星LCROSS抵达月球，与月球勘测轨道飞行器会合，准备对位于月球南极直径97公里的卡贝乌斯环形山进行撞击，以探测月球上是否存在着冰。在撞击后不久大量烟云从环形山内升起，这些烟云由二氧化碳，氨，甲烷等成分组成。科学家们还发现，撞击点的土壤里大约还有5.6%的水冰，比地球上不少地区的含量还要高，水的存在对于那些渴望有朝一日能到月球上生活的探索者来说，无疑是一个大好消息。但这些水又是怎么形成的呢，这些水可能是撞击月球的彗星带来的，经过数不清的岁月累积而成。还有另外一种解释，这种解释是通过对阿波罗号宇航员带回来的岩石标本的分析得来的，这些岩石标本参杂着一些极小的、光滑的、水珠状物质，他们是矿石融化后形成的。一些科学小组运用最新技术，对阿波罗号带回的岩石标本，进行分析后，发现了氢氧基这种化合物。氢氧基有一个氢原子和一个氧原子构成，与水分子构成差之毫厘，而且氢氧基能够被转化成水。在不断撞击下，月球上的物质大都消散在宇宙之中，但还有些残存在两极的坑洞内。还有一部分被封存在月球内部，月球上的水或许就藏在这些残留物下方，再下探1米就能发现它们的存在。如果月球内部真的有水存在，我们不得不开始思考这个问题，这些水是如何形成的呢。当然，如果这些水真的是彗星早年间撞击月球时留下的话，就不存在这样的疑问了。一项新的研究认为，月球遭受撞击的复杂程度超出我们的想象。一次巨大的撞击发生后，月球附近曾经出现一个更小的星球，最终两者融合在一起。这次撞击改变了月球的地势构造，岩浆流向靠近地球的一侧，而地壳则向远离地球的一侧推移，这也为月球地貌的不对称性提供了解释。近地一侧是低洼的，布满熔岩的盆地，而远地一侧则是高地般的地貌状况。人类的地质学家已通过地震仪证实了这一研究成果，接下来美国航天局一对名为圣杯GRAIL的探测器，开始联手探测月球的奥秘。此前这对探测器已经对地球表面进行了最精确的3D立体扫描，由于探测器彼此的距离会不断改变，科学家借此了解到地球重力的具体分布情况，此外扫描得来的相关数据，还帮助科学家们绘制出了地表水的分布图。圣杯探测器环绕月球飞行，将为人类提供有关月球体积和月核成分的更为详尽的信息，这些信息可能会撞击说提供更有力的支持，又或者将人类科技引向全新的方向。时间回到1969年7月，宇航员阿姆斯特朗完成任务成功登月，他铲了些月球的土壤，他把这些土壤填到了一个容器中，把它带回了地球。这些土壤在月球上已经呆了几百万年甚至是数十亿年，它们在月球上每日沐浴着阳光。科学家发现太阳风已经使这些土壤变成了一种地球上很少见的物质，叫做氦3。这种物质是一种燃料源的重要组成部分，在太空旅行和大规模发电中必不可少。分析显示月球上这种物质很多，更让人欣喜的是月球土壤里可能富含大量月球铂，很可能是彗星或小行星撞击而形成的。一位勘探爱好者称，要在月球上开一个铂矿需要花大约200亿美金，但是一旦建成，成本半年就可以收回。有朝一日人类重返月球，极地是最有可能发现水源的地方，尽管那里光照暗淡，看起来和墨水一样黑。美国国家航空航天局的喷气推进实验室，一直在研究一种特殊的传感器，用以读取飞船着陆点周围的环境，以保证飞行器的安全着陆。其中一种叫做激光雷达，它可以发出脉冲光，可以达到每秒钟八次，从而清晰的呈现地下的3D景像。在着陆的过程中，自动导航系统可以引导传感器躲避岩石和火山口的斜坡，探测到最平坦的空地准备着陆，同时在迄今为止最有野心的月表探测计划中