月球是空心的?這事兒不靠譜
2018年12月06日09:39

  月球,夜空中最亮的星。作為地球最近的鄰居,月亮是文學作品中的常客,以至於在神話界也流傳著它的傳說。

  自古以來,人類就對月球充滿了好奇,也未停止探索月球的腳步。無論是阿波羅登月還是嫦娥奔月,毫無疑問都增加了我們對月球的瞭解。然而,時至今日,我們對月球的瞭解依然非常有限。比如,月球內部到底是什麼?月球的內核結構到底是什麼樣的?

  對於這個問題,有種觀點一度甚囂塵上。那就是月球空心說。

  阿波羅計劃為空心說背書?

  所謂月球空心說,就是認為月球是一個中空星球的假說。這個假說最早由蘇聯天體物理學家米哈依爾·瓦西里和亞曆山大·謝爾巴科夫提出。他們在《真理報》上撰文指出:“月球可能是外星人的產物。15億年以來,月球一直是外星人的宇航站。月球是空心的,在它的內部存在一個極為先進的文明世界。”

  最初,這種論調並沒有多少證據支援,也沒有引發廣泛關注。然而,阿波羅登月計劃帶回的月表岩石和月震實驗讓這一切有了變化。從此,月球空心說似乎有了堅實的證據基礎,也引來了一批擁躉者。

  在月球空心說的所謂證據中,最著名的當屬“阿波羅月震實驗”。1969年,“阿波羅12號”的登月艙返迴繞月軌道和指揮/服務艙對接之後,把上升級重新丟回月球表面時,產生的月震被事先安置在月球表面的月震儀觀測到了信號。令人吃驚的是這次振動竟然持續了55分鍾。就像用錘子用力敲擊大鍾一樣,振動持續很長時間才慢慢消失。這相比於地球上當時已知的地震觀測確實有很大差異。

  正常情況下,當人們用力敲擊一個空心鐵球時,它會發出嗡嗡而持續的振動,而敲擊實心鐵球的時候,只會聽到短暫的振動。這個持續振動的現象讓人們開始設想月球是空心的。

  另一個被空心論粉絲們反複提及的證據,是阿波羅登月計劃帶回來的月表玄武岩密度略大於地球岩石。阿波羅任務帶回的幾處玄武岩樣本的密度為每立方釐米3.3至3.5克,而地球玄武岩的密度是每立方釐米不到3.0克。然而,月球的整體密度卻比地球小很多,只有地球的60%。因此,人們認為月球是中空的。

  所謂證據只能反映月表屬性

  雖然月球空心說在民眾中有不少粉絲,曾經也獲得了一些科學家的支援,但主流科學界並不認同這種觀點。在多數科學家看來,月球空心說是沒有科學根據的。

  澳門科技大學博士後研究員徐蒙在接受科技日報記者採訪時表示,所謂的阿波羅月震實驗並不能說明月球是空心的,或者說並不能反映任何月球內部結構,因為這次月震只是經過月球淺表層後傳回的信號,根本沒有進入月球內部深處。

  “更長的衰減時間只說明月震波在表層衰減得更慢而已。研究者們通過對‘阿波羅11號’帶回的月岩樣本進行分析,發現月岩比地球上的岩石要幹燥得多,因此月震波傳播時受到的阻力就很小,衰減自然也就慢得多。後來的多次人工和天然淺層月震也發現了類似的現象,說明這是月表本身的性質決定的,與月球更深處的結構沒有關係。”徐蒙說。

  中國科學院國家天文台研究員平勁鬆也曾向科技日報記者明確表示,空心說不靠譜。“月球轉動異常探測和地震數據都不支援月球空心說,月球不可能是空心的。”他強調。

  與此同時,月表玄武岩密度略大於地球玄武岩密度主要是因為月球玄武岩中氧化鐵含量更高一些。此外,月球上的岩石除了月海玄武岩,還有高地斜長岩。後者的密度會小得多,只有每立方釐米2.8克左右。在考慮疏鬆程度(孔隙度)之後,實際的月殼密度略低於地殼的密度。

  徐蒙表示,通過阿波羅月震數據,人們對月球內部各層的密度已經有了大致的認識。月球也和地球一樣,有殼、幔、核結構,而且它們也是密度越來越大的,並不存在月核比月幔密度低的說法。另一方面,目前我們已經知道,大型岩質行星在演化的早期都經曆過熱分異,也就是較重的元素(比如鐵和鎳)向中心“下沉”;相對較輕的矽酸鹽成分“上浮”。所以理論上來說水星、金星、地球、火星和月球都是從外向內密度越來越大的,不可能存在“空心”的情況。

  引力場地震波攜手揭密內部結構

  既然月球內部不是空心的,那麼科學家又是怎麼來探索它的內部結構呢?

  對於月球內部結構的研究,圈層不同,科學家採用的研究方法也不同。“從觀測和實驗的角度來看,處於月球表面的月殼是可以進行直接研究的。而處於內部的月幔和月核,我們一般只能用間接的方法進行研究。最主要的間接研究方法是測量月球引力場和研究月震波。”中山大學物理與天文學院副教授劉尚飛說道。

  由於萬有引力的作用,繞月飛行器在月球的引力作用下會沿著近橢圓軌道運行。之所以不是嚴格的橢圓,是因為月球不是一個質點,而是一個密度不均勻的近似球體。假設月球某一面的密度較高,那麼飛行器在經過這一面時受到的引力就比在相反的一面要大。因此通過對飛行器軌道的精確研究,可以反推出月球內部的密度分佈。這樣科學家就可以根據月球內部密度分佈的不同來瞭解月球內部的成分。這就是通過測量月球引力場來研究月球內部結構的原理。

  而月震波研究就跟利用地震波研究地球內部結構的原理一樣,通過對月震波在月球內部傳播情況的分析,可以推測出月球內部物理性質發生突變的區域。

  “通過這兩種方法對月球內部的研究,都沒有得出月球是空心的結論,得出的月球結構都符合月球有一個緻密鐵核的假設,只不過這個鐵核有點小。”劉尚飛說。

  他表示,之所以月球的鐵核比較小,或許與月球的形成過程有關。現在主流的關於月球形成的大碰撞模型認為,在太陽系早期,一個和火星一樣重的行星以一定的傾角撞擊了地球,隨後該行星的鐵核被地球吸收,同時,碰撞也使得兩者都損失了一定的地幔。這些損失的地幔進入了地球的軌道,最終形成了今天的月球。組成地幔的物質含鐵較少,月球天生缺鐵,因而現今月球的鐵核也比較小。

  來源:科技日報

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