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[探索] 月球的陨石坑可揭示撞击物来源，其演化和潮汐锁定之间有何关联？

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happy小俊少 发表于 2019-8-30 13:03:46 | 打印 上一主题 下一主题
 
作者：文/虞子期

从一般意义上来说，任何月亮其实都不过是卫星轨道上的一颗星球，只是我们平日里所说的月亮，通常都是特指地球的唯一天然卫星，它是太阳系中的第五大天体，也是地球天空中第二明亮的物体。早在50年之前，人类就实现了第一次登陆月球行动，我们看到了星球表面那些大大小小的陨石坑，明白了为什么我们只能看到月亮的同一面，以及月球外壳发生缩小的事实。然而，随着这些谜团的打开，我们又由此产生了许多而新的疑惑，比如：科学家们是如何通过对月球的观察，以获取到星际陨石的重要信息，月球的“远侧”是否都处于黑暗之中，发生萎缩的月球将会如何在以后的时间里经历怎样的演变过程？
月球的陨石坑可揭示撞击物来源，其演化和潮汐锁定之间有何关联？ 第1张图片

月球的陨石坑可揭示撞击物来源

根据科学家们目前对月球的了解来看，该星球的年龄大概在43亿年左右，由于受到了诸多小行星的撞击。其表面布满了大小不一的陨石坑，其中的一些裂缝甚至可以延伸到20公里左右的深度，因而它们并不只是遗留下了其他物体来过的痕迹。经过科学家们长时间以来对月球的探索，位于其表面的这些陨石坑几乎都已被充分记录下来，但关于月球地壳的上部区域却知之甚少。从NASA的GRAIL（重力恢复和内部实验室）所收集到的数据来看，月球地壳的实际密度远低于科学家们之前的预期，这与月球上的古老撞击所导致的表面大幅断裂有密切关联，因为当这样的事件发生之后，会导致孔隙度增加，密度也随之降低。
月球的陨石坑可揭示撞击物来源，其演化和潮汐锁定之间有何关联？ 第2张图片

我们可以通过一组更为形象的数据来表述这个过程，比如，直径一公里的物体可能会造成月球达到20公里左右深度的裂缝，而直径10公里的物体在撞击月球之后，裂缝的深度可能相差不大，但却会横向延伸到距离冲击坑300公里左右。随着时间的推进，这些被撞击出的裂缝在增长的同时连接到了一起，造就了我们如今看到的碎片化的月球外壳。之所以我们可以如此清晰地看到它们，是因为月球本身没有气氛，望远镜的对象不是太空，而是直指月球表面，因而也能够看到这些撞击的发生时间。

当撞击物在月球表面划过时，总是伴随着爆炸和后来形成的火山口，流星体的阴影和反射的阳光都会被搜寻到。爆炸性撞击所产生的光谱，有助于了解这些流星体的组成、其原系统的元素丰富程度，以及是否是可居住行星的可能位置；科学家们通过观察物体撞击之前相对于阴影移动的速度，计算得出三维速度，从而了解到该流星体是否来自遥远的外太阳系。科学家们甚至能够从这些测量中了解到流星体的质量、三维速度、密度，甚至是影响的辐射效率，加深了我们对星际物体的来源和构成原理的了解，并对其他行星系统和我们自己的相似点和不同之处有了更深的理解。
月球的陨石坑可揭示撞击物来源，其演化和潮汐锁定之间有何关联？ 第3张图片

月球的整个远方不等于其黑暗面

当位于地球上的我们望向月球的时候，似乎它永远都是同一个样子，只是会因为时间和天气的原因而呈现出大小不同的状态，这其实是因为所谓的潮汐锁定所导致的结果，月球总是将自己的同一面朝向我们的地球。这两个星球之间的距离非常接近，致使相互施加了重要的引力，它们的旋转速度也因为潮汐引力而减缓，并将月球的旋转和轨道周期在较短的时间内进行了同步锁定。目前，月球在自身旋转轴上绕行一周所需要的时间，与其围绕地球运行一圈的时间长度都是28天左右，因此，我们看到的月亮会是同一面，而月球天空中的地球也总是静止状态。

对于月球的近侧，科学家们已经进行了较多的研究，并且我们可以直接观察到它，而月球的远侧相对而言则更为神秘，但若将其描述为月球的黑暗面则不是一种准确的表达，因为月球的世界里也有白天和黑夜。2019年1月2日，Yutu 2号探测器在触地后不久便开始了对月球远端的探测，研究人员能够在那里测量到来自宇宙的微弱信号，可以观察到来自太阳或其他天体的低频无线电，这些都是我们在地球上无法检测到的信息。科学家们的探索距离月球的极地陨石坑越来越近，太阳似乎永远不会照射到这些火山口的地面上，月亮上的确存在着黑暗的部分，但它并不是月球的整个远方。
月球的陨石坑可揭示撞击物来源，其演化和潮汐锁定之间有何关联？ 第4张图片

发生萎缩的月球将会如何结束

科学家们通过观察月球震动，发现其表面的悬崖状裂缝被拖拽，导致月球外层产生收缩，也就是说我们的月球发生了萎缩。在这个过程中，研究人员甚至还对1969年到1977阿波罗登月任务期间收集的地震数据进行了重新审视，并将地震数据映射到月球表面的陡坡、或是逆冲断层，这些底层延伸数英里、且高达数十英尺。从数据分析的结果来看，月球上大约25%的部分都可能是因为这些断层所释放的能量而产生，而不是源于月球深处的活动或小行星撞击。在LRO照片中，还有诸多证据表面月球的萎缩仍在发生，因为受到干扰而暴露的较亮点，暗示了这样的活动是最近发生的，并且其断层仍然处于活跃的状态，这可能是因为月球持续进行着收缩状态。
月球的陨石坑可揭示撞击物来源，其演化和潮汐锁定之间有何关联？ 第5张图片

科学家们可以通过更大的现代地震仪网络，在了解月球地质这方面取得更大的进步，以增强我们对月球本身的认知，但我们同时也很关注它将如何结束。众所周知，月球的轨道目前正在以每年3.8厘米的尺度远离地球，如果从月球形成开始就一直保持着这样的衰退速度，那么，我们必须将时间拉回到130亿年前，因为地球的大陆构造历史可以和到月球的距离联系起来。行星的旋转速度因为潮汐能量的损失而减缓，从而导致了月球远离，而潮汐又主要由地球海洋盆地的大小和形状所控制，海洋的几何形状会随着地球的构造板块移动而发生变化，其最终所导致的潮汐的变化对月球的原理产生了重要影响。简而言之，我们可以通过地球构造板块的变化，在具体的时间点得出地球和月球相关的位置信息。

想要得到这个问题的答案，我们可以尝试在古代沉积物的化学和物理变化中，找到米兰科维奇循环，这些周期不同于一般意义上的周期，它们都是因为地球轨道在方向和形状的变化，以及地区轴线方向发生变化所导致，气候循环也由此而产生，比如，曾经在地球上存在过几百万年的冰期。科学家们现在的目标，主要是通过重复计算不同时间段内、数百个地点的沉积物数据，以获取月球衰退在过去几十亿年里的连续记录信息。它们不仅可以帮助人类更好地了解古代月球的潮汐变化，更能对月球的演变带来重要提示。

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月球的陨石坑可揭示撞击物来源，其演化和潮汐锁定之间有何关联？ 第6张图片



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