月球內部結構為何那麼複雜?多國共同發力,或許能解開這個謎團

月球內部結構為何那麼複雜?多國共同發力,或許能解開這個謎團

關於月球的成因,目前在科學界主要有兩個聲音,一個是自然形成說,其形成歷史與過程,與地球等太陽系內的各大行星相似,都是引力聚集星際物質的結果,後來被地球引力俘獲成為衛星。另一個是地球剝離說,是在地球剛形成不久,一顆太陽系內質量很大的天體撞擊月球,從而將地球的一部分以碎片的形式撞擊到地球附近,然後又在引力作用下逐漸聚合,形成炙熱的月球。

籠罩著這一片空間。在這些物質在引力作用下,不斷聚集和坍塌,慢慢形成了天體


無論是何種成因,月球在形成之初的狀態,都是一顆表面被高溫、呈流體狀態的熔岩所覆蓋。隨著時間的推移,這些熔岩逐漸冷卻,緻密的礦物質慢慢下沉形成月球的地幔,密度較小的礦物則上升形成地殼。但是,通過先前的研究發現,月球的地幔層結構要遠比地球複雜,造成這種現象的原因,究竟是什麼呢?

恆星在巨大能量釋放下,組成物質被拋灑在宇宙空間中,無數氣體和Dirt


月球內部的熱量來源

太陽系內的行星、衛星以及大型小行星等大型岩石天體,它們的形成原因有著非常相似的地方。在50億前,太陽系所處空間位置發生了一次大規模的超新星爆發,上一任大質量恆星在巨大能量釋放下,組成物質被拋灑在宇宙空間中,無數氣體和 Dirt 籠罩著這一片空間。在這些物質在引力作用下,不斷聚集和坍塌,慢慢形成了天體的雛形。

在50億前,太陽系所處空間位置發生了一次大規模的超新星爆發,上一任大質量


太陽就是在這樣一個漫長的過程中形成的,這個空間中99.8%以上的物質均被太陽所吸附,剩餘的「邊角料」又在引力和太陽風的作用下,發生相互撞擊和聚合,逐漸粘合在一起,通過億萬年的醞釀,這種聚合的過程,就像滾雪球一樣,形成越來越大的團塊,最終形成各個行星以及大小不一的小行星和衛星。

星、衛星以及大型小行星等大型岩石天體,它們的形成原因有著非常相似的地方。


在以上漫長的演化過程中,由於星際氣體和 Dirt 的頻繁碰撞,產生了大量的熱量,這些熱量在當時整個太陽系都非常「炎熱」的大背景下,很大一部分得以保留在核心處,從而在地殼的保護下,能夠緩慢地釋放熱量。另外,在聚合時天體的組成物質中,包括很多放射性元素,這些元素衰變時也會釋放出大量的熱量。當天體的質量較大,以上兩個過程可以推動天體在形成早期,有足夠的熱量使得表面形成岩漿「海洋」。


月球地幔結構的複雜性

截至目前,只有美國、前蘇聯和中國從月球帶回了部分月壤樣本,這些樣本為我們深入了解月球的岩石結構和組成、月球地殼演化歷史、月球表面受到太陽輻射的作用機制等提供了第一手資料,這其中就可能包含著月球受隕石撞擊,從更深的地幔中「炸」出的地幔碎片。這些碎片,對於科學家們揭示月球的熔岩海洋的冷卻和物質結晶過程,具有極為重要和特殊的意義。

?月球內部的熱量來源太陽系內的行


岩漿「海洋」隨著時間的推移而冷卻演化,一般情況下會發生緻密物質下沉、輕物質上升的狀況。岩漿「海洋」的形成及其演化,則被科學家們認為是整個太陽系和其它星系中岩質行星和衛星的共同過程。其中地球的衛星-月球,則是目前認為保留這個過程最為完好、證據最為充分、我們更易接近和實現的天體。

究發現,月球的地幔層結構要遠比地球複雜,造成這種現象的原因,究竟是什麼呢


在先前的研究中,美國NASA通過對月球岩石樣本、建立月球的物理和化學模型,繪製了在月球表面可能存在月球地幔碎片位置的地圖,並更新了月球地幔在冷卻和凝固時如何演化的猜測。根據這些猜測,解釋了美國月球勘探者和月球勘測軌道飛行器、印度月船一號太空飛行器上的月球礦物測繪儀(美國研製)對月球進行觀測的結果,並且深入推測了月球表面礦物的成分和豐度。

慢慢下沉形成月球的地幔,密度較小的礦物則上升形成地殼。但是,通過先前的研


通過推演的結果,科學家們發現,月球地幔的演化,要比原先想像的要複雜得多,月球地幔中礦物的分布情況,顯得十分凌亂。造成這種現象的原因,科學家們認為,月球形成早期,一些較早結晶和下沉的礦物,要比晚結晶和下沉的礦物密度小,從而致使地幔底部附近的輕物質試圖上升,而靠近頂部的較重物質下降,這種「重力」翻轉的結果,對月球地幔結構的研究,帶來了很多不確定性。

、呈流體狀態的熔岩所覆蓋。隨著時間的推移,這些熔岩逐漸冷卻,緻密的礦物質


所以,科學家們需要在月球上找到足夠多的地幔碎片,才能更好地了解月球、地球和許多其他太陽系世界是如何演化的。

艾特肯盆地的重要性

月球的南極,存在著一個巨大的盆地-艾特肯盆地,它的直徑約為 2600 公里,是目前已經確認的月球上最大的撞擊結構,在該區域是最有可能尋找到足夠多的深層地幔碎片的理想場所。

無論是何種成因,月球在形成之初的狀態,都是一顆表面被高溫


多年來,科學家們一直對月球背面艾特肯盆地表面的放射性異常感到困惑。通過研究,這種異常的放射性,與岩漿海洋結晶結束時在最上層地幔中形成的「淤泥」一致。按理說,這些密度較大的「淤泥」應該已經完全沉降到地幔中。但是最新的模擬結果表明,這些「淤泥」在沉降到上地幔中後,被後來巨大的撞擊重新噴濺出來,隨著溫度的下降,這些緻密物質再也深不下去了,從而得到保留在艾特肯盆地表面。

到地球附近,然後又在引力作用下逐漸聚合,形成炙熱的月球。


所以,在月球南極的艾特肯盆地,是目前在月球表面可以輕鬆挖掘出遠古地幔物質的最佳地點。而之前美國、前蘇聯以及後來的其它國家,在月球表面軟著陸的諸多探測器中,還沒有實現在月球背面的探測,更不用說在艾特肯盆地內部了。而我國的嫦娥四號的降落地點,正是月球背面的艾特肯盆地,「玉兔二號」月球車目前仍然在該盆地內進行深入的探測活動。

,一顆太陽系內質量很大的天體撞擊月球,從而將地球的一部分以碎片的形式撞擊


我國的科學家們,利用「玉兔二號」月球車搭載的測月雷達,直接可以進行就位測量,從而獲得月球背面地下淺層的雷達圖像以及月表以下岩層的特性參數,從而實現撞擊噴濺物內部地層序列的重構。從目前研究結果看,我國已經掌握了著陸區地下40米深度內的地質分層結構,這些研究成果,讓美國為首的一些國家感到震驚和羨慕,他們研究了一大圈,最後指向的月球理想研究區域,早被我們所掌握了,而且已經取得了令世人矚目的結果。

結果,後來被地球引力俘獲成為衛星。另一個是地球剝離說,是在地球剛形成不久


後續的探月計劃

對月球開展深入的探測研究,不但可以為解釋地球等太陽系岩質天體的形成演化規律,而且還能成為人類認知宇宙的一個理想跳板,所以近年來,對月球開展新一輪的探測活動,一下子成為航空航天大國的熱點。

美國在「阿波羅」計劃實施後50年後,提出了阿爾忒彌斯計劃,準備在2024年,將兩名航天員(一男一女)運送到月球南極,並希望到2028年建立一個月球基地,從而為再遠時期實現火星載人探測和建立火星基地打下基礎。

其形成歷史與過程,與地球等太陽系內的各大行星相似,都是引力聚集星際物質的


我國在成功實施嫦娥系列探月工程後,實現了「繞、落、回」的既定目標,不過這僅僅是我國探月工程的序幕,後續還有一系列重磅工程,比如,在2030年前,將實現月球科研站基本型的「勘、研、建」任務,打造集探測、科研與應用於一體的月球基地,此後隨著太空科研任務的升級,將會持續對月球基地進行擴展,最終形成我們對月球進行長期科研和資源應用的能力。

關於月球的成因,目前在科學界主要有兩個聲音,一個是自然形成說,


月球只是人類奔赴更加遙遠星辰大海的「加油站」,除了上述後續探月工程外,我國還將進行小行星探測、火星採樣及返回、木星探測等深空探測任務。以月球為背景,瞄向更加深邃的星空,將是世界各國科學家的共同願景和努力方向,在不久的將來,肯定會給我們帶來更加多彩的宇宙畫卷。

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