2007年10月23日 星期二
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人類對(duì)月球比較關(guān)注的問題
2007年10月23日 19:48 來源:中國(guó)探月網(wǎng)

  1、月球大氣層的成分及其來源,大氣組分的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其演化過程

  月球形成時(shí)可能存在稀薄的原始大氣層,月球早期巖漿與火山活動(dòng)必然釋放出大量火山氣體,但這些氣體早已逃逸殆盡,沒有留下可供追索的痕跡,F(xiàn)今月球極稀薄的大氣層主要由氖、氫、氦、氬等氣體組成,推測(cè)其可能主要來源于太陽風(fēng),但月球大氣層中的氣體分子的精確組成、月球白晝與黑夜期間氣體分子被月壤吸附或釋放的過程與機(jī)理,月球大氣層的演化過程等問題,至今仍然模糊不清。

  2、月球的電離層

  現(xiàn)有的月球探測(cè)資料證明,31億年前月球曾經(jīng)有過全球性偶極磁場(chǎng),月球早期可能存在過比現(xiàn)今更為稠密的大氣層,因而可能曾經(jīng)有過電離層的發(fā)育;但隨著月球全球性偶極磁場(chǎng)的消失和大氣分子的逃逸,月球全球性電離層或局部區(qū)域電離層是否存在,尚有待新的探測(cè)結(jié)果來證實(shí)。

  3、月球地形地貌的類型與成因

  月球的地形地貌類型主要包括月海、高地與撞擊坑。為什么絕大多數(shù)月海分布在月球正面(面向地球的一面),而月球背面卻以高地為主,月海分布很少?月球上存在著古代火山口及構(gòu)造盆地三種不同成因的環(huán)形構(gòu)造,但從遙感影像上難以區(qū)分與鑒別,因此只能統(tǒng)稱為撞擊坑,這一問題還有待澄清。月球上撞擊坑的大小與密度隨月球演化的歷史進(jìn)程而減小,是否說明太陽系小天體的數(shù)量和小天體撞擊行星的頻率隨時(shí)間而變?這一問題也有待回答。

  4、地月空間環(huán)境與月表環(huán)境

  太陽活動(dòng)與銀河宇宙線通量、能量的變化直接影響了地月空間環(huán)境的變化,由于探測(cè)數(shù)據(jù)不足,對(duì)地月空間環(huán)境難以取得規(guī)律性認(rèn)識(shí)。而月表環(huán)境受太陽活動(dòng)、宇宙射線、晝夜溫差、月球表面地形地貌、月壤和月球巖石的物理化學(xué)性質(zhì)與分布、內(nèi)部物理場(chǎng)等諸多因素的影響,不同區(qū)域的差異性極大,需要進(jìn)行多種區(qū)域環(huán)境探測(cè)的資料積累。

  5、月壤的物質(zhì)來源、分布特征與形成過程

  一般認(rèn)為,月壤起源于就地巖石粉碎和外來濺射物的混合,月壤形成的主要?jiǎng)恿Πǎ涸虑驇r石受溫差變化熱脹冷縮破碎,受撞擊粉碎濺射,以及宇宙射線、太陽輻射和太陽風(fēng)粒子的長(zhǎng)期注入。月壤中的各種組分具有不同的來源和成因,不同地區(qū)的月壤在物質(zhì)組成的物理化學(xué)的性質(zhì)上差異性極大,這些需要進(jìn)行系統(tǒng)的探測(cè)與積累。

  月壤的成熟度與顆粒直徑、物質(zhì)成分和月壤厚度存在一定的相關(guān)性,月壤成熟度的判定指標(biāo)尚存在爭(zhēng)議。月壤吸附太陽風(fēng)粒子的機(jī)制和效應(yīng),特別是不同礦物吸附太陽風(fēng)粒子的能力差異的內(nèi)在機(jī)制尚不清晰,太陽風(fēng)組分在月壤顆粒中的賦存狀態(tài)還缺乏精細(xì)研究。

  6、月球的主要巖石類型與分布

  月球的主要巖石類型僅僅是根據(jù)月球正面9個(gè)采樣點(diǎn)獲得的樣品和月球隕石的精細(xì)研究而確定的,各種巖石類型的分布是根據(jù)地形地貌、礦物、化學(xué)成分的遙感探測(cè)資料的反演而推測(cè)的,存在一定的多解性,月球上是否存在酸性巖漿巖仍存在疑問。

  7、月球水冰之謎

  1994年,克萊門汀號(hào)月球探測(cè)器使用雙基地雷達(dá)對(duì)月球進(jìn)行了探測(cè),根據(jù)雷達(dá)波反射的數(shù)據(jù),估計(jì)月球極區(qū)的撞擊坑(處于太陽照射不到的永久陰影區(qū))中可能存在水冰。1998年,月球勘探者號(hào)探測(cè)器使用中子譜儀,也對(duì)該地區(qū)進(jìn)行了探測(cè),為了進(jìn)一步證實(shí)水冰是否存在,當(dāng)月球勘探者號(hào)完成基本探測(cè)任務(wù)后,美國(guó)國(guó)家航空航天局發(fā)布指令讓它撞擊在可能含有水冰的地區(qū)。如果這個(gè)地區(qū)確實(shí)含有大量的水冰,則當(dāng)月球勘探者號(hào)撞擊之后的瞬間,將會(huì)產(chǎn)生大量的水蒸氣;但是,通過在地面觀測(cè)站和太空衛(wèi)星觀測(cè),都沒有觀測(cè)到這種現(xiàn)象,因此,月球極區(qū)是否有水冰,目前還是一個(gè)謎。

  如果月球上真的存在水冰,那么,水冰來自哪里,如何在極區(qū)的永久陰影區(qū)中富集并保存下來,月球上的水冰有沒有開發(fā)利用前景,能否解決未來月球基地的水資源需求?這些問題的分歧和爭(zhēng)議還很多,目前尚無定論。

  8、月球的大地構(gòu)造區(qū)劃

  目前,人類對(duì)月球地質(zhì)構(gòu)造的認(rèn)識(shí)完全是基于全月球的小比例尺遙感影像的解譯,因而存在難以確定的多解性。關(guān)于月球地體單元的劃分,也僅僅是依據(jù)某些化學(xué)元素的遙感探測(cè)并結(jié)合少量樣品的精細(xì)研究而做出的推測(cè)。因此,關(guān)于月球的大地構(gòu)造區(qū)劃、地體單元的厘定、斷裂與環(huán)形構(gòu)造原分布等,仍然缺乏實(shí)地的驗(yàn)證。

  至于月球的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造研究,目前幾乎還是空白,僅有月球正面的個(gè)別區(qū)域,根據(jù)月表遙感影象進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造的初步分析。

  9、月球內(nèi)部層圈結(jié)構(gòu)與形成過程

  根據(jù)月震波和小天體撞擊產(chǎn)生的彈性波在月球內(nèi)部傳播速度的變化,月球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與地球和其他類地行星相似,可以劃分出月殼、月幔與月核,對(duì)于月殼的特質(zhì)成分、巖石類型與物理性質(zhì)判斷有比較充分的科學(xué)依據(jù),而對(duì)于月幔與月核的礦物組成、化學(xué)成分、熱狀態(tài)與物理特征的描述,目前推測(cè)與地球的地幔和地核相似,但仍然缺少嚴(yán)密的科學(xué)論證。

  至于月球內(nèi)部層圈結(jié)構(gòu)的成因,基本上是用地球?qū)尤Y(jié)構(gòu)成因的模型,帶有較大的不確定性,尚缺乏月球內(nèi)部層圈結(jié)構(gòu)的成因模型。

  10、月球內(nèi)部物質(zhì)分布的不均一性

  月球內(nèi)部物質(zhì)分布不均一性的研究主要是依據(jù)月球勘探者號(hào)探測(cè)器軌道的精確測(cè)定數(shù)據(jù)和Apollo月球地震臺(tái)站對(duì)月震產(chǎn)生的彈性波傳播速度的記錄數(shù)據(jù)、反演重力場(chǎng)模型和內(nèi)部物質(zhì)分布的不均一性,證明月球內(nèi)部物質(zhì)分布極不均一,發(fā)育著多個(gè)重力異常區(qū)——質(zhì)量瘤。質(zhì)量瘤的大小、分布、物質(zhì)組成與成因仍然眾說紛糾。

  11、月球內(nèi)部能源與月球物質(zhì)的演化

  月球和行星的內(nèi)部能源以及隨時(shí)間的衰減、傳導(dǎo)和分配是制約月球的行星演化的的動(dòng)力。根據(jù)組成月球的初始物質(zhì)和放射性元素豐度的模型,可以推測(cè)出月球的熱演化歷史。據(jù)推測(cè),月球形成初期曾發(fā)生過巖漿洋事件,形成廣泛分布的斜長(zhǎng)巖;相繼發(fā)生了廣泛的月海玄武巖噴發(fā)。由于月球內(nèi)部能源衰減的速度較快,內(nèi)部冷卻固化,巖漿難以持續(xù)分異演化,因而自31億年以來,月球的巖漿活動(dòng)、火山活動(dòng)和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)趨于平和與寧靜,月球內(nèi)部能源的衰減、熱平衡與內(nèi)部物質(zhì)的演化至今還沒有建立定量的演化模型。

  12、月球演化的重大事件

  人類對(duì)地球進(jìn)行過全面、深入、系統(tǒng)的研究,但對(duì)于地球演化的重大事件至今仍然難以精細(xì)確定,對(duì)每一重大事件的起因和對(duì)地球演化進(jìn)程的作用與影響,仍然爭(zhēng)論不息。

  月球演化重大事件的研究是建立月球演化歷史的關(guān)鍵,而其與地月系的軌道演化、月球內(nèi)部層圈結(jié)構(gòu)的形成與內(nèi)部物質(zhì)的分異調(diào)整、內(nèi)部物理場(chǎng)的形成與演變、月球空間環(huán)境變化、內(nèi)部能量的積累、傳輸與平衡的內(nèi)在聯(lián)系,仍然很不清晰。(來源:《月球科學(xué)概論》)

編輯:唐偉杰】
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