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月球背面有什麽?月球如何演化,一文揭開月亮女神的神秘面紗!

2024-08-22科學

古人望月

自古以來,月亮在文化、神話中占據著神秘的地位,常被稱為 月亮女神 。但這個銀白色的衛星到底有什麽神秘之處呢?尤其是它的背面,長期以來充滿了無數謎團。今天, 我們最詳細和簡單的語言 ,為你揭開月球的神秘面紗,探索月球背面,並了解其演化歷程。

月球的形成和演化過程是一個長期而復雜的天體物理事件, 正如 嫦娥六號成功采集了 1935.3 克的月球背面樣品。這是人類首次從月球背面帶回樣本!雖然不到兩千克的樣品看似不多,但它們的價值遠超過珠寶。 科學家們透過地質研究、月球巖石和土壤的化學分析以及遙感探測來 揭開月亮的神秘面紗

一種月球形成的假說

目前被廣泛接受 月球成因是大撞擊假說 。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。這次撞擊產生的巨大能量使地球表面和忒伊亞的物質被拋向太空,這些物質在重力的作用下逐漸聚集,最終形成了月球。

這一過程中,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。

月球形成之初,其內部因為大量的撞擊和物質聚集而處於高溫狀態,發生了全球性的巖漿熔融,表層物質都處於熔融狀態,形成了約 400km 甚至更深的巖漿洋。隨著巖漿洋的逐漸冷卻,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。

月幔(月殼一千千米一下稱作月幔)

此外,月球還遭受了來自太空的隕石的頻繁撞擊,這些撞擊在月球表面留下了大量的坑窪、山脈和裂谷,其中最典型的是雨海事件等大型盆地挖掘事件,這些事件使得月球表面形成了豐富多樣的地貌。

在月球的演化過程中,月海的形成是一個重要的階段。月海是一種由熔巖平原構成的較平坦地區,占據了月球正面大部份地區。這些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 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。

小行星撞擊月球模擬

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。月球表面主要分為高地和低地兩種地形,其地質年代劃分主要分為前酒海紀、酒海紀、雨海紀、靜海紀四個階段。在靜海紀階段,月球的地質活動減緩,主要表現為局部地殼運動和斷裂。然而,隕石撞擊仍然是月球地貌演變的主要驅動力。

關於月球正背面也有很大的差別,月球的正背面在地形地貌上展現出了鮮明的對比,這些差異構成了月球獨特的雙面性。

月球正面概念圖

首先,從整體來看,月球的正面被廣闊的月海所覆蓋,這些月海是由古代火山活動噴發出的熔巖冷卻凝固後形成的低窪區域。它們如同鑲嵌在月球表面的藍色寶石,使得正面看起來相對平坦而光滑。相比之下,月球的背面則顯得更為崎嶇不平,月海分布稀少,主要由月陸(高地)構成,上面布滿了密密麻麻的隕石坑、山脈和峽谷,展現出一種原始而粗獷的美。

NASA的深空氣候觀測衛星(DSCOVR)2015

其次,在撞擊坑的數量與規模上,月球的正背面也呈現出顯著差異。正面的撞擊坑相對較少且規模較小,這可能與月海區域的軟質表面能夠吸收部份撞擊能量有關。而背面的撞擊坑則更為密集且規模較大,這些撞擊坑不僅數量眾多,而且深度驚人,記錄著月球歷史上無數次宇宙撞擊的痕跡。

此外,月球正背面的地殼厚度也存在顯著差異。正面的地殼相對較厚,而背面的地殼則明顯較薄。這種差異是由於月球在演化過程中受到的不同撞擊事件和地殼運動的影響所致。薄而脆弱的地殼使得背面更容易受到隕石的撞擊和地殼的變形。

最後,從巖石組成的角度來看,月球的正背面也有所不同。正面的巖石主要以富含鐵鎂元素的玄武巖為主,這種巖石的構成使得正面呈現出一種獨特的顏色和光澤。而背面的巖石則主要由富含鋁和矽的巖石組成,這種差異可能反映了月球內部不同區域的巖石成分和地質過程。

月球概念圖

最後,從化學成份上分析,目前的研究表明 月球的主要化學成分包括氧、矽、鎂、鐵、鈣和鋁。這些元素主要以氧化物的形式存在。目前科學界的主流觀點是:月球上主要由地球上已知的元素組成,但可能存在一些地球上極為罕見或尚未在自然界中大量發現的元素形態或同位素