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为什么说地球的伴侣——月球?

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  月球的平均半径为1738千米,仅是地球赤道半径的27.25%。月球的体积仅是地球体积的2%。月球表面地形最低到最高起伏达16千米,几乎跟地球的高低起伏一样大。月球质量为7.353×102千克,仅为地球的1/81.3。在太阳系的所有行星及其卫星中,月球与地球的相对大小和质量比是最大的,因而可以称为“双行星”。

  月球平均密度为3.341克/厘米3,仅为地球平均密度的60%,说明月球的总体成分和内部结构跟地球的差别较大。月球赤道表面重力(加速度)为1.62米/秒2,只有地球表面重力的1/6,宇航员在月球上毫不费力就可以打破奥运会跳高纪录。

  月球表面的逃逸速度为2.38千米/秒,比地球表面逃逸速度(11.2千米/秒)小得多,因此,月球上的气体易逃逸到太空。现在的月球几乎没有大气,月球的极稀疏大气是因流星体撞击月岩而放出的气体,或月球俘获的少量太阳风气体。月球的昼夜平均温度变化很大(107%~-153℃),太阳直射处温度高达123℃。在太阳光很少照射到月球的南北两极区,温度常低到-233℃。

  月球几乎没有水,仅两极低洼区探测到水的迹象,可能是彗星陨落留下来的,估计含水冰至少亿吨,这对于将来人们旅居月球是很重要的。月球几乎没有地球那样的全球偶极磁场,月球也没有磁层。但一些月球岩石有剩余磁场,有的可达0.3高斯,据推算月球36亿年之前可能有更强磁场。

  伽利略称月球表面的亮区域为月陆,暗区为月海;还看到大量的大大小小凹坑,这些坑的成因是什么?从伽利略时代到现代,争论了300多年,有人认为它们是火山口,有人认为它们是外来天体陨落撞击的陨击坑。直到登月考察才确认是“陨击坑”(尤其是含外来天体的成分)。最近的陨击坑还有溅出物呈放射状沉积很长的亮辐射纹。满月时,第谷坑和哥白尼坑的辐射纹尤为壮丽。某些中文书刊上习惯用“环形山”是不太准确的。月球上还有山脉、悬崖、凹谷等构造和火成特征。

  月陆又常称为高地,一般高于月海1~3千米,占月球表面总面积的4/5,因反照率较大(0.09~0.12)而显得亮,是斜长岩组成的古老月壳,由于长期受外来小天体陨击而陨击坑累累。

  月海是低的盆地,但却名不符实——那里没有水,只因反照率较小(0.05~0.08)而显得暗,它们是外来天体的大陨击开掘,后由下面喷发的玄武岩填充。有些月海区因质量和重力大而称为质量瘤。月球表面上有22个月海,占总面积的16%,大多(19个)在朝向地球的半个月球(正面)。最大的月海——风暴洋,面积约500万平方千米;其次是雨海,面积88.7万平方千米,有的小月海称为湖(如梦湖、死湖等),月海深入月陆的部分称为“湾”和“沼”。月面还有些大的圆形凹地,形如月海,但底部没有填充月海物质,称为类月海,多在月球背面,如赫兹斯朋凹地、科罗廖夫凹地等。

  宇航员登上月球,确认那里是寂静的不毛之地,天空深黑,视野清澈,散布着形状多样的大小岩块,一走动轻飘飘的,足下细尘飞扬,留下棱角分明的足印。月球表面覆盖着大量陨击抛出的碎岩和细尘——称为“月壤(reg-olith)”,完全不同于含有腐殖质的地球土壤。

  月球内部结构也可分为核、幔、壳。月核的大小甚至是否存在仍是未解决的问题,如果有富铁核的线%),甚至可能部分熔融。月幔较厚,约占总体积的90%。月壳平均厚度约70千米,但很不均匀,正面月海盆地底部月壳厚几十千米,某些大盆地下面的月幔较密物质上涌到月壳成为质量瘤,而背面高地月壳厚100多千米。月壳和上月幔构成刚性岩石圈,保持上面的陨击盆地和陨击坑。月球的质量中心(质心)偏离几何中心(形心)朝地球方向约2千米。

  关于月球起源,现在流行的是碰撞假说,认为45亿年以前有一个约0.14地球质量的小天体斜撞地球,抛出物很快就聚集形成月球。初期很热,至少其外部几百千米完全熔融,逐渐冷却和结晶,凝结出原始月壳。同时,陨石继续频繁地轰击月球,破坏和混搅原始月壳上部。

  距今约43亿年,原岩浆体系最后结晶为克里普(KREEP,富钾、稀土、磷元素)岩,熔融的月壳固结。距今43亿~38亿年,继续有大的陨击开凿月海。同时,月幔深处的放射元素加热而生成岩浆带,在月海区上涌到表面成为火山熔岩喷发而填充月海盆地。大陨击继续翻转和混合上层月壳物质,破坏原始月壳和表面外流火山岩的原来地质建造。一些大陨击开掘多环盆地,击穿下面的破裂混搅碎屑层,抛出月球深处原始样品到表面,供我们收集和研究。

  距今38亿~30亿年是月海玄武岩填充时期。陨击率很快减少,从大陨击破裂处涌出更多火成岩流。月海玄武岩来自深150~450千米的部分熔融物质,其密度比月壳的大,因而它们填充的月海盆地成为质量瘤。月海填充持续几亿年,可能不是一次连续的,丽是几次。

  距今30亿年,火成活动基本结束,陨击率大致保持很低,但相对而言,陨击却成为改造以前月表的主要过程。除了月震和零星的陨击,月球几乎没有地质活动。

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