月亮上的“天”
居住在地球上的人類所看到的天空美麗動人,藍天白雲,陽光溫暖;夜間,群星爭輝、月光皎潔,即使是烏雲翻滾、電閃雷鳴,也顯得氣勢雄偉磅礴。可是到月亮上,一切都改觀了,雖然陽光更加明亮刺目,但在它的上空卻有滿天的星鬥,無論白日黑夜,天空7欠遠漆黑一團。因為沒有大氣,所以從無變幻莫測的美麗雲彩,也不會有風風雨雨的萬千氣象。但在月亮上看日出,卻另有一番奇景。因為沒有大氣散射光的幹擾,所以在日出前幾分鍾,月球的“地平線”就被日冕淡淡的光照亮了。這對天文學家倒是一個很有刺激性的好消息。太陽剛從地平線露麵,銀白色的耀眼光芒就四周散射開來,上下一樣通明,故登月的目擊者說:這種景象“很難形容”。
地球上太陽東升西落,晝夜34小時,可是在月球上,太陽升起後要兩個星期後才落下,因此星鬥的移動也比地球上慢得多。不過,月麵上的觀測者看到的最楚楚動人的“天體”還是我們的地球。地球在月麵(正麵)的天空中的位置幾乎是不變化的,但它卻在不停地自轉,而且更妙的是,它也有圓缺盈虧的位相變化。在“滿地”的時候,它把整個月麵照得通亮,因為這時候,地球發出的光比滿月強80倍。對於一個棲身在荒漠的月麵上、滿眼隻有墨黑、雪白兩種相反顏色的宇航員來說,掛在月球上空的地球簡直就是一幅賞心悅目的名畫,深藍色的海洋中有著大塊黃色或棕色的陸地,不時還有美麗的白雲在上麵飄蕩,難怪那些宇航員都情不自禁地大聲讚美我們的地球是“漂浮在廣闊宇宙空間中的最美麗的綠洲”了。
月球上的月隙
高地上的月隙特別令人感興趣,這是一些長達250千米的狹長溝道,很像是幹涸了的河床。其中有一條叫做卜哈德利,寬1.5千米,深約300-500米。從一個山腳下蜿蜒伸展到鄰近的月海。至今沒有一種假設可以有力地說明月隙的起源,但有些見解是比較新穎的,例如:雖然如今月球表麵缺水,在帶回來的樣品中,也未發現任何與水化合的礦物質的痕跡,但是,可以設想月球內部曾有地下水,而且可能由於某種偶然事件,如隕星撞擊,地下水釋放出來了。從地下湧出來的水,經幾年、或許上百年或更長的時間,在最終蒸發到空中之前,可能會開拓出條條溝隙。另一種同樣出自推測的理論,堅持認為月隙是因為地下充滿熔岩的通道破裂後產生的。
月球上的岩石
對月球的岩石和土壤樣品進行分析,可得出有關我們的這顆衛星曆史的一些初步的結論。既然月球沒有大氣層,那裏就不會發生風化。基於這些樣品,我們可以追溯到比地球更遙遠的過去。甚至純鐵元素也能在月球上找到,而在地球表麵隻有鐵的化合物。從月球上取得的岩石,經過放射性測定,表明它們產生的年代比地球上大部分遠古時期的岩石早得多,地球古代岩石隻有46億年的曆史,而在月球上的岩石樣品顯然是在46億年前凝固起來的,那是太陽係形成後不久。
在月球上發現的地質年代最晚的岩石已有30億年曆史了,由此得出的結論是:盡管月球表麵曾被熔化過,並且後來還發生過分布廣泛的火山爆發,但是,所有這些火山的活動應該在30億年前就停止了。誠然,自從月球表麵冷卻以來,它受到過各種小規模的幹擾,但在後期,流星體對它的碰撞是產生變化的主要原因。
月球表麵岩石的密度與整個月球的平均密度基本相:同,這表明月球整體從未熔化。假如它熔化過,那麼,較重的物質就會聚集在一個致密的核裏,並會存在一層較輕的地幔和地殼,如園地球上的情形一樣。也許月球外層被流星體猛烈地撞擊而加熱到熔點;同時也有可能(但可能性不大)由放射性元素或某種強烈的太陽輻射聚積而造成表麵熔化。被熔化層可能達到150-300千米深。
月宮“寶石”下凡來
“明月幾時有,把酒問青天”。皎潔晶瑩的明月,古今中外有多少詩人把它謳歌,有多少神話故事為它潤色!然而傳說中的月宮、桂樹、吳剛、嫦娥、玉兔等等,畢竟都是一些美麗的幻想。
300年前,意大利科學先驅伽利略用自製的望遠鏡首先觀察了月球。從那以後,科學家們就一步一步地揭示月球的奧秘。1959年,第一個人造天體命中了月球表麵;同一年,月球衛星飛船拍下背著地球一麵的月球照片;1966年第一個月球探測器在月球表麵軟著陸。1969年7月20日,美國“阿波羅11號”登月飛船的宇航員阿姆斯特朗和奧爾德林第一次在月球表麵留下人類的足跡。從此,人類月球的研究和認識,出現了空前的飛躍,一門新的學科應運而生。
月學剛一問世,就取得了驚人的進展。它的一項重要成就,是阿波羅登月飛船的宇航員從月球上采集並帶回月球的土壤和岩石。這些月宮下凡的奇妙岩石,光怪陸離,別致新穎,成為天文學、月學、地學等專家們進行研究的寶貴資料。科學家們試圖通過對這些岩石的研究,來回答天文學和月學中的一些重要問題,比如月球的年齡有多大?月球的成因和過程如何?月球能說明太陽係和宇宙其他天體的什麼問題等等,這些都是十分引人入勝的問題。
岩石,不管它是地球上的,還是月球上的,無疑它們都是不會說話的死東西。然而,經過有經驗的科學家的鑒定和儀器測定,岩石是可以說明很多問題的。例如,岩石的形狀、大小、排列方式、單個顆粒和晶體的組成等等,可以說明月球岩石的成因和經曆;測量月球岩石中放射性元素的變化情況,可以判斷出岩石的年齡,甚至可以說明最近10萬年以來太陽的輻射曆史。
粗看起來,月球岩石和地球岩石沒有多大不同,比如它們外觀相似,礦物結構大體相同,顆粒分布大同小異,形狀也早已為人們熟悉。但仔細觀察就會發現,月球岩石和地球岩石大不相同。月球岩石不僅色澤清新,而且表麵布滿了小坑。
不管是月球岩石還是地球岩石,在放大鏡下觀察都是不透明的。但是如果把它們切成幾百分之一厘米的薄片時,它們就透明了,人們可以在顯微鏡下進行研究。下麵我們來介紹從月球上采集來的4塊岩石切片的情況。第一塊切片是火成岩,就是火山爆發時噴出岩漿冷卻凝結而成的岩石。月球上火成岩的成因跟地球上的差不多。月球火成岩切片有些礦物的顆粒是透明的,有些是全黑不透明的。&過分析認為,不透明的礦石顆粒是鈦鐵礦礦石,它含有大量的二氧化鈦。大家知道,金屬鈦重量輕、強度高,是國防工業的重要金屬材料,它可以用作飛機、火箭、人造衛星等的結構材料。月麵上鈦鐵礦礦藏分布比較密集,有的礦石品位達到10%左右,很有開采價值。
第二塊月球岩石切片含有3種不同的礦物:一種顏色全黑,邊緣平直,角度銳利,叫尖晶石顆粒。這種如果顆粒很大而且沒有縫隙的話,那它就是一顆美麗的“寶石”。第二塊切片中還有一種散狀礦物質顆粒,它不像尖晶石那麼尖,叫做橄欖石。切片中的第三種礦物叫長石,也就是花崗岩中呈粉紅色的那種礦物。它透明性比較好,看起來是無色的,充滿在尖晶石和橄欖石之間的所有空隙。此外,切片中還含有少量的鈦鐵礦和鎳鐵礦石。
尖晶石、橄欖石、鈦鐵礦都具有特定的晶體形狀,而且都被長石包圍著。這就可以推斷,前3種礦石是先於長石生成的,長石是在受熱熔化變成流體後填滿整個空隙的。
月球岩石同地球岩石相比,有兩大奇妙之處:一是月岩裏麵常常都帶有玻璃,這種玻璃要麼粘在岩石外層,要麼滲入岩石內部,這都是地球岩石所沒有的。另外,月球岩石內部的玻璃切片常常呈現漩渦形狀,這說明玻璃在凝固以前曾經是流動著的。這種現象怎麼解釋呢?有人認為,由於隕石攆擊月麵而產牛高溫高壓使玻璃熔化滲人岩石,後來冷卻凝聚在岩石內部。
月球岩石的另一個奇妙之處是岩石中的玻璃壽命相當的長。經測定,月球岩石的壽命一般都有三四十億年,而這些玻璃也具有同樣的髙齡,這實在是了不起的現象。在地球上存在著“反玻璃化”的過程。所謂“反玻璃化”過程是指一般的玻璃在水的作用下不到5000年的時間就蚊變為別的礦物質。有史以來,在地麵上發現的所謂的玻璃“壽星”,資格最老的也不過2億年。而且要想找到天然玻璃,那簡直是大海撈針,十分難得。但是在月球,天然玻璃到處可見,而且“長生不老”。這又是怎麼回事呢?原來,這是因為月球上沒有水,水正是促進反玻璃化的主要條件。月球上天然玻璃數量多、壽命長的這個事實,又反過來證明,月球上確實沒有水。過去有人認為,月球上某些地區曾經存在大量水分,這種假想現在已被否定了。