誘惑無限——月球未解之謎與未來構想(組圖)

2020-11-25 搜狐網

  誘惑無限——未解之謎與未來構想

  中國日報網環球在線消息:作為距離我們最近的一顆星球,月球常被比作地球的第八大洲。我們關於它的種種美好設想幾乎和圍繞在它身上的未解之謎一樣多。重返月球將成為人類尋找答案和實現夢想的全新旅程。

地月分裂說圖

  五大未解之謎

  謎團1:月球到底從何而來?

  「月球起源」是個十分古老的問題,18世紀以來的月球起源假說歸納起來可以分為三類:與地球同源說、地月分裂說、地月俘獲說。「同源說」是最早出現的一種月球起源假說,它認為月球和地球具有相同的起源。「分裂說」則認為,在太陽系形成初期地球還處於熔融狀態時,地球的轉速相當高,以致於有一部分物質被甩出去後形成了月球。甚至有人認為太平洋就是月球分出去後留下的疤痕。

繼「同源說」和「分裂說」之後提出的「俘獲說」認為,月球和地球是在不同的地方形成的,一次偶然的機會,地球把運行到附近的月球俘獲,成為自己的衛星。這三種假說都獲得了一些實驗的支持,但在某些問題上又都難以自圓其說。

  上世紀80年代中期,一位美國天文學家提出了一個嶄新的、擺脫了上述三種假說框框的月球成因假說。該假說認為,在太陽系形成早期,大約在相當目前地-月系統存在的空間範圍內,形成了一個原始地球和火星般大小的天體,它們在各自的演化中均形成了以鐵為主的金屬核和以矽酸鹽組成的幔及殼。一個偶然的機會這兩個天體撞在了一起,地球被撞出了軌道,火星大小的天體也碎裂了。飛離的氣體、塵埃受地球的引力作用「落」在地球的周圍,通過吸積,先形成幾個小天體,以後像滾雪球似地形成了月球。這種假說在某種程度上兼容了三種經典假說的優點,並得到了一些地質化學、地質物理學實驗的支持,但還沒有被最終確認。

地月俘獲說圖

  謎團2:年齡之謎

  從月球帶回的巖石標本,經分析發現其中99%的年齡要比地球上90%年齡最大的巖石更加年長。「阿波羅」飛船登月太空人阿姆斯特朗在寂靜海降落後揀起的第一塊巖石的年齡是36億歲。其他一些巖石的年齡為43億歲、46億歲和45億歲。它幾乎和地球及太陽系本身的年齡一樣大,地球上最古老的巖石是37億歲。1973年,世界月球研討會上曾測定一塊年齡為53億歲的月球巖石。更令人不解的是,這些古老的巖石都採自科學家認為是月球上最年輕的區域。不過,與周圍的土壤相比,巖石還算是年輕的。據分析,月球土壤的年齡至少比巖石大10億年。科學家進行化學成分測定後發現,這些土壤與巖石無關,似乎是從別處來的。

   謎團3:形狀之謎

地月同源說圖

  早在18世紀末,法國數學家皮埃爾-西蒙?拉普拉斯就注意到,形狀不規則的月球自轉時會發生「顫抖」。「謎團在於月球太扁了,」美國麻省理工學院地球物理學與行星科學教授瑪麗亞?T?朱伯告訴《紐約時報》記者。月球不是規則球形,而是兩極直徑略小於月球赤道(以下簡稱「赤道」)直徑的天體。仔細觀察月球形狀,我們會發現它好像被人用拇指和食指捏住兩極「擠」過一樣。

  20世紀六七十年代,太空探測器發現,處於月球與地球地心連線上的月球半徑被拉長,也就是說,如果沿赤道把月球分成兩半,截面不是正圓,而是像橄欖球一樣的橢圓,「球尖」指向地球。但迄今無人能就月球當前形狀的成因給出完全令人信服的解釋。

  一種假設認為,天體運行軌道半徑與天體轉速有關,因此1比1的自轉公轉周期比可以解釋當前月球形狀不規則的現象。還有一些科學家假設,月球形成初期的自轉公轉周期比為3比2,也就是公轉2周時間自轉3周,這種情況至多持續了幾億年,最後因為潮汐力而自轉降速,自轉公轉比穩定為現在的1比1。計算結果表明,這段自轉比公轉快的時期可能提供足夠的力,為月球形成目前的形狀準備了條件。

  謎團4:質量之謎

月球基地開發假想圖

  月球形狀的另一個謎團是,月球面對地球一面在物質構成及外貌方面與背對地球一面差異很大,前者地殼比另一面地殼薄許多,並擁有由玄武巖構成的廣闊平原,這些平原被稱為月海,這是很久以前月球表面火山噴發的結果。背對地球的一面地殼厚很多,有更多隕石坑,幾乎沒有月海。

  一定程度上,月海中密度較高的玄武巖使月球的質量中心不在幾何中心,偏離了約1.6公裡。但是,遷移的發生過程尚不清楚。

  謎團5:逃逸之謎

  法國人拉普拉斯在18世紀末發現月球形狀不規則難能可貴,然而,他沒有看到的是,月球正在逐漸遠離地球。月球每年遠離地球約3.8釐米。科學家估計,和現在約38萬公裡的距離不同,早期的月地距離可能只有約2.6萬公裡。隨著時間的推移,月球會離人類越來越遠。

  五大未來構想

  構想1:天地觀測臺

  沒有大氣層的月球對任何頻率的電磁波都不會有大氣吸收,它也沒有地球上的電磁波「汙染」或光「汙染」,因此月球也是進行射電天文觀測的理想場所。月球自轉速度很慢,以至月球上的一晝夜約等於地球的一個月,這樣我們可以在月球上長時間地精確觀測遠距離或模糊的目標。月球的自轉周期恰好等於它的公轉周期,因此它總是用一面正對著地球,在這一面建立對地觀察站,將可以持續地對地球的地質構造及環境變化進行監測與研究,特別是對近地空間乃至深空小天體對地球可能的撞擊威脅進行監測。

  構想2:探星「橋頭堡」

  月球幾乎沒有大氣和弱重力場環境,因而從月面發射深空探測器或星際載人飛船比從地面要容易得多,所需的能量也小得多,因此月球是人類進軍深空的天然發射平臺,也是一個理想的深空探測中轉站。由於月球上存在製備火箭液體推進劑的原料氧和氫,因而未來可以利用月球資源進行火箭推進劑生產。在未來執行載人火星探測任務時,許多關鍵技術都可以在月球基地進行試驗驗證,並可在月球基地長期訓練太空人,使他們逐漸適應長期離開地球的生活,為飛往火星乃至更遠的星體做準備。

  構想3:能源「聚寶盆」

  月球上有著豐富的資源。據估計,月球土壤裡含有大約100萬噸至500萬噸稀有氣體元素氦-3,而地球上可提取的氦-3隻有15~20噸。如果把氦-3作為可控核聚變燃料,它將是人類社會長期、穩定、安全、清潔和廉價的燃料資源,可滿足地球數萬年的能源需求!

  此外,月球表面沒有大氣層,太陽輻射可以長驅直入,月球上可接收到豐富的太陽能。測算表明,每年到達月球範圍內的太陽光輻射能量大約為12萬億千瓦。假設使用目前光電轉化率為20%的太陽能發電裝置,則每平方米太陽能電池板每小時可發電2.7千瓦時。從理論上來說,可以在月球表面無限制地鋪設太陽能電池板,獲得豐富而穩定的太陽能,這不但可以解決未來月球基地的能源供應問題,甚至還可以用微波將能量傳輸到地球,為地球提供新的能源。

  構想4:旅遊夢天堂

  雖然人類重返月球的計劃要到十幾年後才真正實施,但精明的商人們已經把目光投向月球旅遊項目。美國太空探險公司正在與俄羅斯聯邦航天署旗下的宇宙飛船製造商「能源」火箭航天集團合作開發這項「探月旅行」業務,預計今後5年內,遊客花費1億美元就可以搭乘俄羅斯的「聯盟」號載人飛船進行環月球旅遊。遊客將首先飛往國際空間站,在站內停留一周之後再飛往月球,大約一周後返回。月球觀光客將不會在月球表面著陸,而是只對月球進行近距離觀察。俄羅斯聯邦航天署今年表示,計劃在2010年之後為俄羅斯首富、英超切爾西俱樂部老闆阿布拉莫維奇安排一次環月球旅行,而預計此次旅行的費用高達3億美元。

人類月球基地假想圖

  構想5:移民新大陸

  俄羅斯「火箭之父」齊奧爾科夫斯基說:「地球是人類的搖籃,但是人類不會永遠生活在搖籃裡。」中國航天醫學工程研究所航天科普作家吳國興教授介紹說,人類移民月球可能分為四個步驟:首先是建初級基地或稱臨時性基地;第二步是中級基地;第三步是高級基地或稱永久性基地;最後一步是建月球移民區。

  月球移民區的建設有可能是將數個高級月球基地聯結起來,形成一個月球基地網,然後成為移民區,前後可能需要30年時間。但這不僅僅是規模擴大和人員增多,而是要有一個質的飛躍。月球移民區就是一個小的社會,應該具有人類社會的所有功能。它首先必須具有先進而完善的再生式生命安全保障系統,氧氣、水、食品、電力供應和火箭燃料,生活必需品基本上不依靠來自地球的物資供應,實現自給自足,此外還要解決宇宙輻射的防護問題和月球重力的適應問題。

  作為一個人類生活的社區,月球移民區的建設不能只考慮移民住宅,還要包括各個功能區,如生活區、商業區、工業區、農業區、發射場、著陸回收場、月-地交通運輸和移民區內的交通運輸區等。

  在21世紀的某個周末,地球上的人們也許會忘卻一周的繁忙,搭乘便捷的「航天公共汽車」來到地球軌道上的空間中轉站,乘坐定期發出的「地月班機」,到月球基地去旅遊度假、探親訪友。那時,也許只有在歷史書中才能找到「月球」這個詞,因為,月球已經成為了人類版圖上的第八個洲——月洲。  

月球的故事

  ·月球與地球

  月球的質量約為7350億億噸,相當於地球質量的1/81。如果將地球比作一個橙子,那麼月球只有櫻桃般大。月球的表面積有3800萬平方公裡,與太平洋相同,還不及我們亞洲。

  ·月球樹

  地球上有400多棵樹曾經「到月球一遊」。事情是這樣的:1971年,「阿波羅14號」的太空人斯圖爾特?魯薩從地球出發時隨身帶上了一包種子,當他的同伴阿蘭?謝帕德和埃德加?米切爾忙著在月球表面漫步行走時,魯薩卻在認真看護種子。

  後來他將種子帶回地球,它們在地球上發芽,並在美國不同的城市地區生長,被人們稱為月球樹,它們中大多數都很茁壯。

  ·月球也地震

  「阿波羅」登月計劃的太空人們利用地震儀發現,月球並不是一顆死氣沉沉的星球。由於受地球引力的影響,月球上經常會發生一些小的地震,有時還會在月球表面造成一些細微的裂縫,並有氣體排出。

  ·月球臉蛋少侵蝕

  月球表面我們稱之為「環形山」的「疤痕」形成於距今38到41億年前,「肇事者」就是宇宙中的巖石。現在,雖然這些「疤痕」讓月球的「臉蛋」坑坑窪窪,但是它們並不會受到很多侵蝕,主要有兩個原因:其一,月球的地質活動並不活躍,因此這裡不會像地球那樣頻繁發生大地震、火山爆發等,從而導致地形地貌的大變動;其二,由於月球幾乎沒有大氣層,也就沒有風和雨,因此表面侵蝕作用就很少發生。

  ·月亮的臉只一面

  月球最酷的舉動也許就是——永遠只用相同的一面對著地球。既然地球和月球都在自轉並且沿各自的軌道行進,這又怎麼可能呢?很久很久以前,地球的引力作用使月球的自轉逐漸減慢。當月球的自轉周期慢到和它的軌道周期(也就是它繞地球一周的時間)相吻合時,這種引力作用達到了平衡,月球從此就一面朝著地球了。(康娟編輯:肖亭)

(責任編輯:曾玉燕)

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