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月球的起源和演化

2024-07-25科學

月球,這顆夜空中最為顯著的天體,一直以來都吸引著人類的目光,激發著我們的無限遐想。它的起源和演化是一個充滿神秘色彩的科學故事。

關於月球的起源,目前被廣泛接受的是大撞擊成因假說。在太陽系演化的早期,大約 46 億年前,一個火星大小的天體(被命名為忒伊亞)與原始地球發生了劇烈撞擊。撞擊產生的巨大熱量使揮發份迅速逃逸,導致月球相對地球貧揮發份;同時,月球主要由貧鐵的矽酸鹽熔體-氣體盤凝聚吸積而成,且地核中加入了忒伊亞核中的大部份金屬,使得月球整體相對地球貧鐵。濺射出來的物質經過約 100 年左右的時間吸積,最終形成了月球。

在月球形成初期,它曾經歷過一個重要的階段——巖漿洋時期。月球形成之初發生過全球性的巖漿熔融,表層物質都處於熔融狀態。隨著巖漿洋逐漸冷卻,橄欖石、輝石等礦物首先結晶,並受重力作用下沈堆積在巖漿洋底部,形成了原始月幔;接著,低密度的鈣長石結晶上浮,形成了原始斜長巖月殼;後期,高密度的鈦鐵礦才結晶,堆積在原始月幔上部。這種上重下輕的結構具有力學不穩定性,導致大約在 43 億年左右開始發生「月幔翻轉」,從而引發了一系列巖漿活動,形成了多種月球上特有的火成巖。

在隨後的演化過程中,月球也發生了許多重要事件。大約距今 41 億年前,月球發生過一次規模較大的巖漿運動,在巖漿的分離過程中,形成了斜長巖成分的月殼,殘留部份成為月表的高地。月球表層固結後,又在較深的部位發生局部熔融,產生了蘇長巖成分的熔體。

距今 41 至 39 億年前,月球比較集中地遭受到各種大型隕星的撞擊,使月表出現許多月海盆地,即大型的環形構造,其中最典型的是雨海事件。月球上的月海大致都是在相近的時期內形成的,其生成的大致次序是:酒海、澄海、濕海、危海、雨海等。雨海紀形成的各個月海大約在距今 39 至 31 億年間,被後期噴發的玄武巖所充填和覆蓋。

此後,月表的輪廓基本形成。31 億年以來,月球內部的演化已處於相對「停滯」的狀態,外力作用在月球的演化史中開始占有主導地位。隕星不斷沖擊月表,使月坑繼續形成和增多。愛拉托遜紀形成的輻射月坑,其輻射紋受月表的各種作用,有的變得不明顯,有的則消失;而哥白尼紀形成的月坑,則具有明顯的輻射紋。

如今,月球是一個內能接近枯竭而活動近於僵死的天體。它靜靜地圍繞著地球旋轉,作為地球的忠實伴侶,見證著太陽系的漫長歷史。對月球起源和演化的研究,不僅有助於我們更深入地了解太陽系的形成與演化過程,也為人類探索宇宙的奧秘提供了重要的線索和啟示。未來,隨著科學技術的不斷進步,我們對月球的認識還將不斷深化,更多關於月球的神秘面紗也將被逐漸揭開。#深度好文計劃#