太空探索揭秘月球岩石变迁

今天，我们对月球的很多了解都来源于太空任务，人类对月球的太空探索是从20世纪60年代到70年代初期开始的。在此期间，美国的阿波罗计划曾6次成功登月，每次有两名宇航员登上月球。苏联的三个“月球号”无人月球探测器也成功在月球着陆，并返回地球。此后经过了一段长时间的空白期，直到20世纪90年代NASA的“克莱芒蒂娜号”和“月球勘探者号”进入月球轨道，人类才再次开始了对月球的探索。近来，欧洲空间局、日本、中国、印度和NASA纷纷开启了探索月球的太空任务，人类探索月球的步伐有所加快。

这些航天器不仅对月球表面进行了详细的摄影测量，还测量了月球的地形、表面成分和重力场。NASA的“阿波罗号”和苏联的“月球号”探测器都把月岩带回了地球。这些样本以及约150块来自月球的陨石，使我们得以深入了解月球的化学元素。时至今日，我们对月球的了解已经比对太阳系除地球以外的其他天体要多。

月球的表面有两种不同的地形（图10-1）。它的大部分表面相对比较明亮且凹凸不平，这些区域习惯上被称为高地。月球正面（面朝地球的一面）的1/3是一种被称为月海的地形，而背面却很少有这种地形。和高地相比，月海的环形山比较少，通常是比较低洼的平原。从月海带回的样本表明，它们是岩浆喷出月球表面后形成的。而从月海明显黯淡的颜色和与月球高地周围岩石迥异的成分推断，这些物质很可能来自月球的内部深处。

月球表面布满了环形山和大面积的圆形洼地（盆地）。在太空时代之前，科学家一直在争论月球表面环形山的成因到底是火山喷发还是小行星和彗星的撞击。通过航天器拍摄的近距离照片和带回的月岩样本，答案一目了然，月球表面的环形山和盆地是由于撞击形成的。环形山的数量之多说明月球曾经遭受过狂轰滥炸。许多环形山和盆地已经被后来的撞击部分掩盖。其中最大的是南极-艾特肯盆地（South Pole-Aitken basin），它的直径达到2500千米，直到20世纪90年代，它的地形结构才得到完全确认。而月球长时间没有经历风化和地质作用，意味着月球陨石坑比地球上的陨石坑保存得更久。(www.xing528.com)

图10-1　月海（左图）和月球高地（右图）对比图。左图是“阿波罗15号”飞船宇航员从月球轨道拍摄到的风暴洋（月球最大的月海）的一部分，右图是“阿波罗10号”飞船拍摄到的月球背面的高地远景图。月海区域的地势相对平缓，有几个分散的看似刚形成的环形山。而高地区域则高低不平，而且布满环形山，新的环形山掩盖住了旧的环形山（图片来源：NASA/JSC）

一系列的撞击造成月球表面以下几米深的地壳被粉碎和破坏，变成了细碎粉末和碎石混杂而成的风化层。月球的大部分岩石均为角砾岩，角砾岩是经撞击压实而成的碎屑岩石。角砾岩层在高地区域尤其厚，因为高地经历过的撞击比月海更多。“阿波罗号”飞船和苏联的“月球号”探测器带回的所有样本都属于角砾岩，这些样本在形成后已变得面目全非。