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月球背面有什么?月球如何演化,一文揭开月亮女神的神秘面纱!

2024-08-22科学

古人望月

自古以来,月亮在文化、神话中占据着神秘的地位,常被称为 月亮女神 。但这个银白色的卫星到底有什么神秘之处呢?尤其是它的背面,长期以来充满了无数谜团。今天, 我们最详细和简单的语言 ,为你揭开月球的神秘面纱,探索月球背面,并了解其演化历程。

月球的形成和演化过程是一个长期而复杂的天体物理事件, 正如 嫦娥六号成功采集了 1935.3 克的月球背面样品。这是人类首次从月球背面带回样本!虽然不到两千克的样品看似不多,但它们的价值远超过珠宝。 科学家们通过地质研究、月球岩石和土壤的化学分析以及遥感探测来 揭开月亮的神秘面纱

一种月球形成的假说

目前被广泛接受 月球成因是大撞击假说 。在太阳系演化的早期,大约 46 亿年前,一个火星大小的天体(被命名为忒伊亚)与原始地球发生了剧烈撞击。这次撞击产生的巨大能量使地球表面和忒伊亚的物质被抛向太空,这些物质在引力的作用下逐渐聚集,最终形成了月球。

这一过程中,月球主要由贫铁的硅酸盐熔体 - 气体盘凝聚吸积而成,且地核中加入了忒伊亚核中的大部分金属,使得月球整体相对地球贫铁。

月球形成之初,其内部因为大量的撞击和物质聚集而处于高温状态,发生了全球性的岩浆熔融,表层物质都处于熔融状态,形成了约 400km 甚至更深的岩浆洋。随着岩浆洋的逐渐冷却,橄榄石、辉石等矿物首先结晶,并受重力作用下沉堆积在岩浆洋底部,形成了原始月幔;接着,低密度的钙长石结晶上浮,形成了原始斜长岩月壳;后期,高密度的钛铁矿才结晶,堆积在原始月幔上部。这种上重下轻的结构具有力学不稳定性,导致大约在 43 亿年左右开始发生「 月幔翻转 」,从而引发了一系列岩浆活动,形成了多种月球上特有的火成岩。

月幔(月壳一千千米一下称作月幔)

此外,月球还遭受了来自太空的陨石的频繁撞击,这些撞击在月球表面留下了大量的坑洼、山脉和裂谷,其中最典型的是雨海事件等大型盆地挖掘事件,这些事件使得月球表面形成了丰富多样的地貌。

在月球的演化过程中,月海的形成是一个重要的阶段。月海是一种由熔岩平原构成的较平坦地区,占据了月球正面大部分地区。这些月海大致都是在相近的时期内形成的,其生成的大致次序是酒海、澄海、湿海、危海、雨海等。雨海纪形成的各个月海大约在距今 39 31 亿年间,被后期喷发的玄武岩所充填和覆盖。此后,月表的轮廓基本形成。

小行星撞击月球模拟

31 亿年以来,月球内部的演化已处于相对「停滞」的状态,外力作用在月球的演化史中开始占有主导地位。陨星不断冲击月表,使月坑继续形成和增多。月球表面主要分为高地和低地两种地形,其地质年代划分主要分为前酒海纪、酒海纪、雨海纪、静海纪四个阶段。在静海纪阶段,月球的地质活动减缓,主要表现为局部地壳运动和断裂。然而,陨石撞击仍然是月球地貌演变的主要驱动力。

关于月球正背面也有很大的差别,月球的正背面在地形地貌上展现出了鲜明的对比,这些差异构成了月球独特的双面性。

月球正面概念图

首先,从整体来看,月球的正面被广阔的月海所覆盖,这些月海是由古代火山活动喷发出的熔岩冷却凝固后形成的低洼区域。它们如同镶嵌在月球表面的蓝色宝石,使得正面看起来相对平坦而光滑。相比之下,月球的背面则显得更为崎岖不平,月海分布稀少,主要由月陆(高地)构成,上面布满了密密麻麻的陨石坑、山脉和峡谷,展现出一种原始而粗犷的美。

NASA的深空气候观测卫星(DSCOVR)2015

其次,在撞击坑的数量与规模上,月球的正背面也呈现出显著差异。正面的撞击坑相对较少且规模较小,这可能与月海区域的软质表面能够吸收部分撞击能量有关。而背面的撞击坑则更为密集且规模较大,这些撞击坑不仅数量众多,而且深度惊人,记录着月球历史上无数次宇宙撞击的痕迹。

此外,月球正背面的地壳厚度也存在显著差异。正面的地壳相对较厚,而背面的地壳则明显较薄。这种差异是由于月球在演化过程中受到的不同撞击事件和地壳运动的影响所致。薄而脆弱的地壳使得背面更容易受到陨石的撞击和地壳的变形。

最后,从岩石组成的角度来看,月球的正背面也有所不同。正面的岩石主要以富含铁镁元素的玄武岩为主,这种岩石的构成使得正面呈现出一种独特的颜色和光泽。而背面的岩石则主要由富含铝和硅的岩石组成,这种差异可能反映了月球内部不同区域的岩石成分和地质过程。

月球概念图

最后,从化学成份上分析,目前的研究表明 月球的主要化学成分包括氧、硅、镁、铁、钙和铝。这些元素主要以氧化物的形式存在。目前科学界的主流观点是:月球上主要由地球上已知的元素组成,但可能存在一些地球上极为罕见或尚未在自然界中大量发现的元素形态或同位素