泛亚电竞直播手机版官网-登月50余载,三大谜团仍待解:起源、磁场、地月距离

  原标题:登月距今50余载,这三大谜团仍待解

  代小佩

  来源:科技日报

  7月20日是人类月球日。月球是距离我们最近的天体,近到在月球表面留下人类的脚印。从仰望月球开始,人们便对其开展了持续研究,许多关于月球的特性都已被我们所掌握。

  然而,这个“近邻”仍留有许多谜团,有待我们去探寻。月球是如何诞生的?它的年龄几何?月球磁场为何消失?地月距离又为何逐渐变远?对于这些问题的研究,不仅能够帮助我们了解月球本身,更能借此去探求宇宙更多的奥秘。

  三大谜团引人关注

  月球从何而来?中国科学院国家天文台研究员、嫦娥四号月球低频射电探测仪中方首席专家平劲松表示,目前关于月球起源主要有4种假说,即分裂说、同源说、俘获说和大撞击起源说。“这4个假说在地月成分与自转速度的差异、氧及其他同位素组成的相似性等方面,仍存在许多难以自圆其说的缺点。”他表示。

  其中,大撞击起源假说面对的质疑相对较少。这是因为,20世纪60年代,美国阿波罗计划和苏联月球计划带回来的月球岩石中,所含的氧同位素组成比例与地球地幔几乎完全一样。并且,科学家发现月球岩石样品几乎不含挥发性元素和轻元素。研究人员认为,这是因为撞击产生的极端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重新汇聚的现象,无法解释月球表面或样品中为何存在显著未分异且存在了53亿年的古老岩石。”平劲松表示,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。对月球岩石的分析证明,月球曾有强大的磁场。根据此前判断,月球内部存在铁镍或硫化铁镍核心,早期演化产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可能在40亿年前产生了强大的磁场。过去数十年的探测发现,当今月球整个月面的平均磁场强度小于0.2微特斯拉,表明目前的月球要么不存在全球分布的磁场,要么仅存在一个极端微弱的全球磁场。还有研究者认为,大约10亿年前,月球内部发动机——月核结晶停止工作,导致月球磁场逐渐消失,迅速下降至0.1微特斯拉。所以,月球的磁场究竟在何时因何故诞生?为什么现在几乎消失了?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。月球与地球的平均距离约38万公里,据观测,月球正以每年约3.8厘米的速度远离地球。自1970年以来,地月平均距离增长了约1.9米。

  对此,有一种解释说,月球绕地球转动的角速度比地球自转角速度慢,加上太阳引力作用,地球和月球上就存在引力分布不均衡和时间变化,进而引发固体潮汐现象,导致地球自转速度减慢和月球公转速度加快。另外,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能力转移到月球,其中月球公转增加的一部分动能转化为势能,使月球逐渐远离地球。

  揭秘还需提升探测技术

  如何破解上述谜团?

  平劲松认为,从探测技术上看,需要在月面,特别是月球的极区设置新类型长期工作的月震仪、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、高灵敏度磁强计等。

  “类似对地球的监测,上述设备应在月面多处布设组成网络,进行整体监测;同时,还需具备高/低轨道卫星—卫星链路的高精度重力、磁场立体观测能力。”平劲松表示,使用这些新技术手段能获得包括月震、月球全球的长波长重力和磁场,以及月球轨道运动和转动变化的高精度测量,从而为现有理论、假说提供修正或重建的依据。

  平劲松表示,部署上述观测技术有助于获得月球深部分层结构的详细信息,比如月核铁镍含量,内核是否存在、大小如何、是否是完全晶体固体状态,外核以及外核与月幔边界带耦合状态如何,内部热能及其来源,全球磁场背景状态。然后再基于这些信息推测月球内核结晶化年代和磁场消失情况,基于内核物质状态、总量推测月球形成机理,以及精细把握月球远离地球的状况和产生机理。

  “揭开月球起源之谜,对研究和揭示系外行星系统的双行星、特别是宜居带双固体行星的形成演化,有重要借鉴意义;解释月球磁场消失之谜,有助于理解全球磁场消失的其他类地行星的演化,不排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,而地球是个极端特例。另外,寻找系外宜居行星很可能需要增加固有磁场这个强约束。”平劲松强调。

  从目前来看,月球远离地球的速度非常慢,不会对地月系统演化和人类社会存在带来显著负面影响。不过,精确测量和把握月球的远离速度,可以用于人类社会活动的高精度测量参考,甚至为超低频率空间引力波探测提供支持。

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