登月距今50余载,这三大谜团仍待解

2020-08-29

  7月20日是人类月球日。月球是间隔我们最近的天体,近到在月球外貌留下人类的脚迹。从仰望月球开始,人们便对其开展了一连研究,很多关于月球的特性都已被我们所把握。
  然而,这个“近邻”仍留有很多谜团,有待我们去探寻。月球是如何降生的?它的年数几许?月球磁场为何消失?地月间隔又为何逐渐变远?对付这些问题的研究,不只可以或许辅佐我们相识月球自己,更能借此去探求宇宙更多的机密。
  三大谜团引人存眷
  月球从何而来?中国科学院国度天文台研究员、嫦娥四号月球低频射电探测仪中方首席专家平劲松暗示,今朝关于月球发源主要有4种假说,即破裂说、同源说、俘获说和大撞击发源说。“这4个假说在地月身分与自转速度的差别、氧及其他同位素构成的相似性等方面,仍存在很多灾以自圆其说的缺点。”他暗示。
  个中,大撞击发源假说面临的质疑相对较少。这是因为,20世纪60年月,美国阿波罗打算和苏联月球打算带返来的月球岩石中,所含的氧同位素构成比例与地球地幔险些完全一样。而且,科学家发明月球岩石样品险些不含挥发性元素和轻元素。研究人员认为,这是因为撞击发生的极度高温将这些元素气化导致它们逃逸。“然而,两个完全分异的固体行星碰撞并从头汇聚的现象,无法表明月球外貌或样品中为何存在显著未分异且存在了53亿年的陈腐岩石。”平劲松暗示, 纳米四氧化三铁,没有一个假说是完整的。
  另一个吸引人的谜团则关乎月球磁场。对月球岩石的阐明证明,月球曾有强大的磁场。按照此前判定,月球内部存在铁镍或硫化铁镍焦点,早期演化发生发电机机制进而形成整体磁场。
  有研究者认为,月球的首次发电机效应大概在40亿年前发生了强大的磁场。已往数十年的探测发明, 二硅化钼,当今月球整个月面的平均磁场强度小于0.2微特斯拉,表白今朝的月球要么不存在全球漫衍的磁场,要么仅存在一个极度微弱的全球磁场。尚有研究者认为,约莫10亿年前,月球内部动员机——月核结晶遏制事情,导致月球磁场逐渐消失,迅速下降至0.1微特斯拉。所以,月球的磁场毕竟在何时因何以降生?为什么此刻险些消失了?这些依然是未解之谜。
  月球正在远离地球吗?这是月球令人费解的又一谜团。月球与地球的平均间隔约38万公里,据视察,月球正以每年约3.8厘米的速度远离地球。自1970年以来,地月平均间隔增长了约1.9米。
  对此,有一种表明说,月球绕地球动弹的角速度比地球自转角速度慢,加上太阳引力浸染,地球和月球上就存在引力漫衍不平衡和时间变革,进而激发固体潮汐现象,导致地球自转速度减慢和月球公转速度加速。别的,地月系统的能量和角动量守恒,导致地球自转速度减小的角动量和本领转移到月球,个中月球公转增加的一部门动能转化为势能,使月球逐渐远离地球。
  揭秘还需晋升探测技能
  如何破解上述谜团?
  平劲松认为,从探测技能上看,需要在月面,出格是月球的极区配置新范例恒久事情的月震仪、地月之间的激光和微波测距设备、深入到月面之下可穿透月壤层的热流计、高敏捷度磁强计等。
  “雷同对地球的监测,上述设备应在月面多处布设构成网络,举办整体监测;同时,还需具备高/低轨道卫星—卫星链路的高精度重力、磁场立体视察本领。”平劲松暗示,利用这些新技妙手段能得到包罗月震、月球全球的长波长重力和磁场,以及月球轨道举动和动弹变革的高精度丈量,从而为现有理论、假说提供批改或重建的依据。
  平劲松暗示,陈设上述视察技能有助于得到月球深部门层布局的具体信息,好比月核铁镍含量,内核是否存在、巨细如何、是否是完全晶体固体状态,外核以及外核与月幔界线带耦合状态如何,内部热能及其来历,全球磁场配景状态。然后再基于这些信息猜测月球内核结晶化年月和磁场消失环境,基于内核物质状态、总量猜测月球形成机理,以及风雅掌握月球远离地球的状况和产朝气理。
  “揭开月球发源之谜,对研究和展现系外行星系统的双行星、出格是宜居带双固体行星的形成演化,有重要警惕意义;表明月球磁场消失之谜,有助于领略全球磁场消失的其他类地行星的演化,不解除太阳系固体行星磁场快速消失的普遍现象是行星演化的常态,而地球是个极度特例。别的,寻找系外宜居行星很大概需要增加固有磁场这个强约束。”平劲松强调。
  从今朝来看,月球远离地球的速度很是慢,不会对地月系统演化和人类社会存在带来显著负面影响。不外,准确丈量和掌握月球的远离速度,可以用于人类社会勾当的高精度丈量参考,甚至为超低频率空间引力波探测提供支持。