为什么月球正面和月球背面,差异这么大?探索月背有什么意义?
作为距离我们最近的一颗天体,月球总是被当做探索的第一站。
自苏联的月球二号在1959年9月第一次成功撞向月球之后,人们就开启了探测月球大门。截至2020年,全球各个国家共计执行过100余次探月任务,我国也在这一过程中完成了"探月三步走"计划。
人类往月球上发射了很多探测器
虽然对大多数人来说嫦娥五号最令人印象深刻,毕竟它带回了月壤。但实际上,它的兄弟嫦娥四号也十分不凡,因为它是人类历史上第一个在月球背面着陆的探测器,可以帮助我们更近距离地观察月球背面的情况。不过其实早在嫦娥四号登陆月球背面之前,人们就发现月球有"两副面孔"。
那么,月球的两面到底有何差异呢?为什么正面和背面的差异这么大呢?
月球正面和背面究竟有什么差异?月球正面与背面的差异
月球是地球唯一的天然卫星,一直以来都陪伴在地球左右。它的平均半径为1737.1千米,是地球半径的0.273倍;表面积为3.793 107平方公里,是地球表面积的0.074倍,质量是地球的1/81。
总的来说,从数据上地球与月球之间差异还是非常大的,因此更多时候人们都将月球当成是地球的"小弟"。当然,虽然它和地球比起来不算什么,但是在太阳系卫星的行列中,月球表现得还是很不错的,不仅是太阳系第五大卫星,还是密度第二高的卫星。
月球在太阳系卫星中是第五大卫星
过去,人们一直认为月球是一颗"浑圆"的天体,它各个部分的差异应该没有那么明显。可是随着苏联月球3号拍摄的月背影像传输回了地球,就让大家意识到了月球背面与正面的地貌特征有明显的"二分性"。
因为月球正面虽然也会坑坑洼洼,但是却分布着大量的月海,可是背面就不一样了,大部分地区都是"高地",撞击坑显得尤为密集。以上是从直观层面,人们对月球两面差异的总结。
月球正面和背面在地貌上就有着一定的差异
随着探测到的月球背面的数据越来越多,更多的差异开始凸显了出来,比如在月壳厚度、重力场、化学元素分布、岩石矿物特征等方面,都有着显著区别。
以月壳厚度为例,它是人们研究月球起源和其早期历史的直接证据,对于分析月球演化史有着重要的意义。在进行研究之前,大家都以为差异只体现在月球表面,并未影响到月壳的厚度,但是实际的探索中却恰恰相反。
资料显示,科学家Zu-ber等通过分析Clementine重力和地形数据,发现月球背面的月壳厚度明显高于月球正面,并且月球的质量中心相对形态中心向月球正面偏移了2公里。
月球正反面的月壳厚度差异很明显
而通过对月球表面岩石矿物的特征进行分析,就能更直观的感受到月球化学演化的历史以及正面和背面的差异。
一般来说,月球上的岩石可以根据其成因和矿物成分,划分为月海玄武岩和高地岩石两大类,月海的玄武岩往往是由月表以下100千米熔融岩浆形成的,所以其中含有大量的MgO和FeO。
月球岩石可以分为很多种
此前,科学家Jolliff利用全月球多光谱数据和伽马谱数据,将月球表面划分成了三种"地体",分别是风暴洋地体、斜长岩高地地体和南极艾肯盆地地体。从地体的划分就能看出,月球正面和背面的岩石特征明显不同。
除此之外,研究者们也十分关注月球两面在构造特征上的差异,以环形构造来说,其形成原因主要有两个,分别是火山作用和撞击作用。
研究者认为月球的构造特征跟火山作用和撞击作用有关系
通过对比数据来看,撞击盆地、月海穹隆、火山口一般分布在 月球的正面,而撞击坑则集中于月球背面。这一情况说明正面受内动力地质作用的影响较大,而背面地质构造活动较弱,基本是被撞击影响才变成如今这样的。
那么,为什么月球正面和背面会有着这样显著的差异性呢?为何存在这种差异?
其实对于这一点,人们提出的观点有很多。比如一种观点认为,这种差异是月球在于地球距离很近的时候就已经出现了的,简单来说就是"原始的不均一性"。而造成这一情况的原因,就是地球引力对月球正面和背面产生的不同程度的影响。
一派认为地球对月球的引力是造成月球正反面差异的原因
很显然,在这一观点当中,地球是"塑造"月球的重要因素,地球对正面的引力作用更大,使得其正面的内部地质构造活动十分活跃,大量的岩浆喷发了出来形成了我们所熟知的"月海"。而相对的,月球背面受影响的程度较弱,所以保持了比较原始的状态,月壳厚度自然也更厚了。
还有一种观点则认为,月球会有"两幅面孔"是因为在演化历史上,它曾经遭受过巨大的撞击。如果月球起源于45亿年之前,那么它在演化初期时期正面可能遭受过恐怖的撞击灾难,这次灾难将大量溅射物质抛向了月球的背面,最终让月球背面的厚度加厚。
撞击之后产生的大量物质被抛向了月球背面
而被撞出大坑的正面,后来在地质活动的帮助下,渐渐填平了"创伤",演变成了月海。
在2022年4月8日,还有研究者为这一观点提出了新的解释,并且将其成果发表在了期刊《Science Advances》上。发表该文的研究人员建立了相关的模型,分析出月球南极部分曾遭遇巨大撞击,而此次撞击产生了大量的热流。
模型数据显示,这些热流会在月球的内部传递,并将稀土和一些产热元素带到月球的正面。聚集到正面的产热元素将月幔熔化,从而形成了我们在该侧地表看见的熔岩流与克里普(KREEP)岩。
最新解释里月球遭遇撞击后,产生的热流将物质带到了正面
总的来说,造成月球正面与背面差异的原因至今仍未揭晓,可能只有在人们登陆月背进行实地探索之后,才能找到真正的答案了。
那么,探索月球背面除了能够揭开月球起源和演化之谜以外,还有其他的意义吗?探索月球背面的意义
众所周知,因为地月之间的存在潮汐锁定,所以一直以来月球都是以正面朝着地球的。
潮汐锁定让月球一直以正面面对地球
在这种情况下,出现了许多与月球背面相关的传说,比如说月球背面有外星人,甚至说那里是外星基地。
比如在1988年4月,美国《世界新闻周刊》刊登出了一张照片,指出二战期间美国一架轰炸机穿越百慕大三角的时候,被外星人劫持并带到了月球上。而这架轰炸机就停在月球背面的一个大坑当中,绕月探测器拍摄到了它。
说月球背面有轰炸机的报道
虽然后来该照片被打假,但是在没有探测器着陆月背之前,大家依旧相信月球背面存在外星人。不过,嫦娥四号的登陆算是真正打破了这一"谣言",让人们对月球有了更科学的认知。
除了有"辟谣"的作用以外,人们还发现月球背面是进行探测的好地方。因为发自地球的无线电信号在月球背面会被屏蔽,所以若是能在这里部署射电望远镜,就能接收到更多潜在的"宇宙信号"。
若在月背部署射电望远镜,能帮地球接收更多宇宙信号
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