□作者: 月球與深空探測科學應用中心
[1]
郭守敬坑
郭守敬坑
地球是迄今為止我們知道的惟一有生命存在的星球,她有遼闊蔥綠的原野、浩瀚無際的海洋、蜿蜒曲折的河流、巍巍高聳的山巒、明媚如鏡的湖泊。地球的衛星——月球上會是什麼樣的景象呢?
這是人類從古至今都在探尋的問題。人們過去認為月球的地理地貌與地球是相似的,因此把地球上的地理地貌名詞也照搬到月球上來。月面上的大面積的
陰暗區域被稱為“海”,較小的陰暗地區叫做“湖”、“灣”或“沼”,較明亮的地區叫做“月陸”。現代地面觀測(如望遠鏡)和月球探測(包括飛船、機器人、
宇航員的實際觀察和采樣)證明,月球表面的面貌並不像我們肉眼看到的那樣簡單,它表面既有平原(月海)和高原(月陸),也有山脈、斷層、穹隆構造和類似于
地表河流一樣的溝紋,而地球上不常見的撞擊構造,如撞擊坑、放射紋等在月球上比比皆是。
月海
遙望月球時,我們會發現月面上有些黑暗色斑塊,這些大面積的陰暗區就叫做月海。月海雖叫做“海”,但徒有虛名,實際上它滴水不含,只不過是較平
坦的、比周圍低窪的大平原而已。月海是月球表面的主要地理單元,面積約佔月面的25%。迄今已知的月海有22個,絕大多數分布在月球的正面,只有東海、莫
斯科海和智海位于月球背面,而且面積很小。
大多數月海具有圓形封閉的特點,但也有不少圓形月海相互之間是連接著的。孤立的危海是一個例外,它具有六邊形的特點。“嫦娥一號”月球探測衛星
于2007年11月21日至22日獲得的第一個完整的月海圖像就是位于東經50度到68度,北緯10度到24度,直徑420千米的危海,海面和早期坑內的
撞擊坑被玄武岩質熔岩覆蓋。
月海“海面”比月陸要低得多,月球表面最低處在雨海東南部,在那里海底深達6000多米。覆蓋月海的不是水,岩石的分析和科學研究表明,月海在31億年前充滿了熔融的岩漿,曾經確實是海,但不是由水構成的海,而是熾熱的“岩漿海”。
月海實際上是由類似地球玄武岩的岩石組成的。從阿波羅六次登月取樣及月球號探測器所帶回的岩石中共發現20多種玄武岩的類型。除了結晶的礦物
外,月海玄武岩還含有大量的玻璃物質,顏色為綠色、桔黃色、褐色和黑色,但粒度都很小,一般都小于1毫米。這些玻璃物質是月球上火山噴發或隕石撞擊產生
的,形成年齡通常大于30億年。
月陸
月面上明亮的部分是月陸,也叫月球高地,在那里峰巒重迭,山脈橫貫。月面上的山脈大多數以地球上山脈的名字命名。雖然月球比地球小得多,但月球
表面的最大起伏可達16千米(地球最高處和最低處相差約20千米)。月球山脈主要分布在月球的正面和背面月海的邊緣,最大的山脈叫亞平寧山脈,長6400
千米,許多山峰高達4千多米;最高的山是位于月球南極附近的萊布尼茨山脈,高達6100米,幾乎可與地球上的喜馬拉雅山比肩。
“嫦娥一號”月球探測衛星于2007年11月21日獲取了一幅危海與豐富海東部的月陸圖像,高差3000米∼4000米。月陸是月球上最古老的
單元,形成年齡比地球上最古老的岩石(約38億年)和月海玄武岩(31億∼39億年)都要老,達42億∼43億年。月陸是怎樣形成的呢?科學家發現,高地
月殼的平均厚度約60千米,平均含氧化鋁(Al2O3)達25%,而整個月球本身含Al2O3還不到6%,因此,我們可以計算出高地月殼中的Al2O3約
佔全月球Al2O3的40%;而月表中的鈾(U)、釷(Th)、鉀(K)元素比月球內部的含量高出兩個數量級;元素銪(Eu)在高地月殼中極為豐富,而在
形成月海的玄武岩中卻極為匱乏。上述這些事實說明︰形成高地的岩漿源區是很大的,甚至達到整個月球體積的熔融。同位素的研究結果也證明,月球早期曾產生過
廣泛的大規模的熔融、分異和結晶過程。各種證據都表明,在月球歷史的早期,月面上必定存在巨大的“岩漿洋”。對于“岩漿洋”的厚度,目前說法不一致,有的
學者認為200千米,有的認為800千米,甚至有的認為整個月球為熔融的“岩漿洋”。
隨著時間的推移,岩漿海逐漸冷卻,一些礦物從岩漿中結晶出來。橄欖石首先晶出,相繼低鈣輝石、斜長石晶出。富鈣的斜長石浮在熔融的“岩漿洋”頂部,逐漸冷凝就形成了高地月殼。
月坑
月球表面另一類最常見的地貌單元要數月坑(一般又稱環形山)了。星羅棋布的月坑確實可以說是月球表面最顯著的特征,尤其是那些具有放射線影像的
月坑更引人注目。大多數月坑是以各國歷代著名天文學家或其他學者的名字來命名的,如月球背面的“郭守敬”環形山。“嫦娥一號”探測衛星此次就獲取了清晰的
“郭守敬”環形山的圖像。
月球表面,特別是月陸地區,布滿了大大小小的月坑,據統計,月面上直徑大于1米的月坑總數可達3萬億個,直徑大于1千米的圓形構造的總面積約佔月球表面積的7%到10%。
月坑是如何形成的呢?有兩種流行的解釋︰隕星踫撞和火山爆發。大量的研究數據表明,這兩種方式都可形成月坑,但其中80%以上是由撞擊作用形成的,不到20%的月坑可能是由月球火山爆發形成的。大的月坑多是小天體踫撞的產物。