從壹般意義上來說,任何月亮其實都不過是衛星軌道上的壹顆星球,只是我們平日裏所說的月亮,通常都是特指地球的唯壹天然衛星,它是太陽系中的第五大天體,也是地球天空中第二明亮的物體。早在50年之前,人類就實現了第壹次登陸月球行動,我們看到了星球表面那些大大小小的隕石坑,明白了為什麽我們只能看到月亮的同壹面,以及月球外殼發生縮小的事實。然而,隨著這些謎團的打開,我們又由此產生了許多而新的疑惑,比如:科學家們是如何通過對月球的觀察,以獲取到星際隕石的重要信息,月球的“遠側”是否都處於黑暗之中,發生萎縮的月球將會如何在以後的時間裏經歷怎樣的演變過程?
月球的隕石坑可揭示撞擊物來源根據科學家們目前對月球的了解來看,該星球的年齡大概在43億年左右,由於受到了諸多小行星的撞擊。其表面布滿了大小不壹的隕石坑,其中的壹些裂縫甚至可以延伸到20公裏左右的深度,因而它們並不只是遺留下了其他物體來過的痕跡。經過科學家們長時間以來對月球的探索,位於其表面的這些隕石坑幾乎都已被充分記錄下來,但關於月球地殼的上部區域卻知之甚少。從NASA的GRAIL(重力恢復和內部實驗室)所收集到的數據來看,月球地殼的實際密度遠低於科學家們之前的預期,這與月球上的古老撞擊所導致的表面大幅斷裂有密切關聯,因為當這樣的事件發生之後,會導致孔隙度增加,密度也隨之降低。
我們可以通過壹組更為形象的數據來表述這個過程,比如,直徑壹公裏的物體可能會造成月球達到20公裏左右深度的裂縫,而直徑10公裏的物體在撞擊月球之後,裂縫的深度可能相差不大,但卻會橫向延伸到距離沖擊坑300公裏左右。隨著時間的推進,這些被撞擊出的裂縫在增長的同時連接到了壹起,造就了我們如今看到的碎片化的月球外殼。之所以我們可以如此清晰地看到它們,是因為月球本身沒有氣氛,望遠鏡的對象不是太空,而是直指月球表面,因而也能夠看到這些撞擊的發生時間。
當撞擊物在月球表面劃過時,總是伴隨著爆炸和後來形成的火山口,流星體的陰影和反射的陽光都會被搜尋到。爆炸性撞擊所產生的光譜,有助於了解這些流星體的組成、其原系統的元素豐富程度,以及是否是可居住行星的可能位置;科學家們通過觀察物體撞擊之前相對於陰影移動的速度,計算得出三維速度,從而了解到該流星體是否來自遙遠的外太陽系。科學家們甚至能夠從這些測量中了解到流星體的質量、三維速度、密度,甚至是影響的輻射效率,加深了我們對星際物體的來源和構成原理的了解,並對其他行星系統和我們自己的相似點和不同之處有了更深的理解。
月球的整個遠方不等於其黑暗面當位於地球上的我們望向月球的時候,似乎它永遠都是同壹個樣子,只是會因為時間和天氣的原因而呈現出大小不同的狀態,這其實是因為所謂的潮汐鎖定所導致的結果,月球總是將自己的同壹面朝向我們的地球。這兩個星球之間的距離非常接近,致使相互施加了重要的引力,它們的旋轉速度也因為潮汐引力而減緩,並將月球的旋轉和軌道周期在較短的時間內進行了同步鎖定。目前,月球在自身旋轉軸上繞行壹周所需要的時間,與其圍繞地球運行壹圈的時間長度都是28天左右,因此,我們看到的月亮會是同壹面,而月球天空中的地球也總是靜止狀態。
對於月球的近側,科學家們已經進行了較多的研究,並且我們可以直接觀察到它,而月球的遠側相對而言則更為神秘,但若將其描述為月球的黑暗面則不是壹種準確的表達,因為月球的世界裏也有白天和黑夜。2019年1月2日,Yutu 2號探測器在觸地後不久便開始了對月球遠端的探測,研究人員能夠在那裏測量到來自宇宙的微弱信號,可以觀察到來自太陽或其他天體的低頻無線電,這些都是我們在地球上無法檢測到的信息。科學家們的探索距離月球的極地隕石坑越來越近,太陽似乎永遠不會照射到這些火山口的地面上,月亮上的確存在著黑暗的部分,但它並不是月球的整個遠方。
發生萎縮的月球將會如何結束科學家們通過觀察月球震動,發現其表面的懸崖狀裂縫被拖拽,導致月球外層產生收縮,也就是說我們的月球發生了萎縮。在這個過程中,研究人員甚至還對1969年到1977阿波羅登月任務期間收集的地震數據進行了重新審視,並將地震數據映射到月球表面的陡坡、或是逆沖斷層,這些底層延伸數英裏、且高達數十英尺。從數據分析的結果來看,月球上大約25%的部分都可能是因為這些斷層所釋放的能量而產生,而不是源於月球深處的活動或小行星撞擊。在LRO照片中,還有諸多證據表面月球的萎縮仍在發生,因為受到幹擾而暴露的較亮點,暗示了這樣的活動是最近發生的,並且其斷層仍然處於活躍的狀態,這可能是因為月球持續進行著收縮狀態。
科學家們可以通過更大的現代地震儀網絡,在了解月球地質這方面取得更大的進步,以增強我們對月球本身的認知,但我們同時也很關註它將如何結束。眾所周知,月球的軌道目前正在以每年3.8厘米的尺度遠離地球,如果從月球形成開始就壹直保持著這樣的衰退速度,那麽,我們必須將時間拉回到130億年前,因為地球的大陸構造歷史可以和到月球的距離聯系起來。行星的旋轉速度因為潮汐能量的損失而減緩,從而導致了月球遠離,而潮汐又主要由地球海洋盆地的大小和形狀所控制,海洋的幾何形狀會隨著地球的構造板塊移動而發生變化,其最終所導致的潮汐的變化對月球的原理產生了重要影響。簡而言之,我們可以通過地球構造板塊的變化,在具體的時間點得出地球和月球相關的位置信息。
想要得到這個問題的答案,我們可以嘗試在古代沈積物的化學和物理變化中,找到米蘭科維奇循環,這些周期不同於壹般意義上的周期,它們都是因為地球軌道在方向和形狀的變化,以及地區軸線方向發生變化所導致,氣候循環也由此而產生,比如,曾經在地球上存在過幾百萬年的冰期。科學家們現在的目標,主要是通過重復計算不同時間段內、數百個地點的沈積物數據,以獲取月球衰退在過去幾十億年裏的連續記錄信息。它們不僅可以幫助人類更好地了解古代月球的潮汐變化,更能對月球的演變帶來重要提示。