揭開月球的神秘面紗

文章作者:管理一號 | 2019-01-08
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月球,自古以來就是承載人類美好愿望和情感寄托的星球。月亮激起了人們的無限遐想,也萌生出各種各樣的神話傳說、宗教信仰、哲學思想、文學藝術和風俗傳統。中國古代的陰歷,就是根據月亮的陰晴圓缺制定的。對中國人來說,月亮象征著溫馨、和諧與安寧,也代表著團圓、美滿與幸福。

月球是美麗的,也是神秘的,隨著人類科學技術的發展,我們已經不再局限于肉眼或望遠鏡遠望。自上世紀60年代以來人類開展了一系列月球探測,慢慢揭開了月球的神秘面紗,越來越多的月球影像數據,讓人們看到了月球的真容。

月球,自古以來就是承載人類美好愿望和情感寄托的星球。月亮激起了人們的無限遐想,也萌生出各種各樣的神話傳說、宗教信仰、哲學思想、文學藝術和風俗傳統。中國古代的陰歷,就是根據月亮的陰晴圓缺制定的。對中國人來說,月亮象征著溫馨、和諧與安寧,也代表著團圓、美滿與幸福

月球是美麗的,也是神秘的,隨著人類科學技術的發展,我們已經不再局限于肉眼或望遠鏡遠望。自上世紀60年代以來人類開展了一系列月球探測,慢慢揭開了月球的神秘面紗,越來越多的月球影像數據,讓人們看到了月球的真容。

為什么月球上有如此多的環形坑?

地球上有著厚厚的大氣層,有占表面積71%的海洋,有板塊構造運動,有流水剝蝕、搬運和沉積作用,有冰川作用,所以地球上保存下來的環形坑僅有190個左右。

相比地球,月球上沒有大氣和液態水,月球早期的巖漿活動、火山爆發、外來天體的撞擊、太陽風和宇宙射線的輻射等,都會對月表形貌塑造造成影響,缺少了大氣層和液態水的保護,在這些“外力”的作用下,月球上就充滿了大大小小“千瘡百孔”的環形坑。而月表這些環形坑的大小和分布記載了數十億年前被彗星和小行星碰撞的歷史記錄、以及月球的演化歷史,對月表環形坑的研究可以提供有關地球上生命起源和進化的線索。

為什么月球上有如此多的環形坑?

地球上有著厚厚的大氣層,有占表面積71%的海洋,有板塊構造運動,有流水剝蝕、搬運和沉積作用,有冰川作用,所以地球上保存下來的環形坑僅有190個左右。

相比地球,月球上沒有大氣和液態水,月球早期的巖漿活動、火山爆發、外來天體的撞擊、太陽風和宇宙射線的輻射等,都會對月表形貌塑造造成影響,缺少了大氣層和液態水的保護,在這些“外力”的作用下,月球上就充滿了大大小小“千瘡百孔”的環形坑。而月表這些環形坑的大小和分布記載了數十億年前被彗星和小行星碰撞的歷史記錄、以及月球的演化歷史,對月表環形坑的研究可以提供有關地球上生命起源和進化的線索。

為什么月球上有如此多的環形坑?

地球上有著厚厚的大氣層,有占表面積71%的海洋,有板塊構造運動,有流水剝蝕、搬運和沉積作用,有冰川作用,所以地球上保存下來的環形坑僅有190個左右。

相比地球,月球上沒有大氣和液態水,月球早期的巖漿活動、火山爆發、外來天體的撞擊、太陽風和宇宙射線的輻射等,都會對月表形貌塑造造成影響,缺少了大氣層和液態水的保護,在這些“外力”的作用下,月球上就充滿了大大小小“千瘡百孔”的環形坑。而月表這些環形坑的大小和分布記載了數十億年前被彗星和小行星碰撞的歷史記錄、以及月球的演化歷史,對月表環形坑的研究可以提供有關地球上生命起源和進化的線索。

月表環形坑的形態及分類

月球上存在的環形坑形態各異,其基本的趨勢就是小型的環形坑通常表現為形態相對完整的碗型,而隨著直徑的增長,環形坑開始出現不同程度的退化和演變而具有極為復雜的形態。

根據其形態特征和規模大小,通常可以分為簡單環形坑、復雜環形坑和撞擊盆地等三類。其中,簡單環形坑分為碗型、鏈形環形坑和次生環形坑群,復雜環形坑分為中央隆起型、多環、充填型和輻射紋環形坑。

月表環形坑的形態及分類

月球上存在的環形坑形態各異,其基本的趨勢就是小型的環形坑通常表現為形態相對完整的碗型,而隨著直徑的增長,環形坑開始出現不同程度的退化和演變而具有極為復雜的形態。

根據其形態特征和規模大小,通常可以分為簡單環形坑、復雜環形坑和撞擊盆地等三類。其中,簡單環形坑分為碗型、鏈形環形坑和次生環形坑群,復雜環形坑分為中央隆起型、多環、充填型和輻射紋環形坑。

史密斯坑(Ctater Piazzi Smyth)中心地理坐標:41.9°N,3.2°W,直徑:13km  左圖為影像圖,右圖為彩色暈渲地形圖

(2)次生環形坑群和鏈形環形坑

當小天體撞擊月表時,在形成原生環形坑的同時從坑底向外拋射大量物質,這些物質通常是大塊巖石或松散粘連的巖石塊、月壤膠結物等,當這些物質重新濺落在月球表面時會形成一系列次生環形坑。

次生環形坑散布于原生環形坑周圍,具有不同的形狀和大小,它們往往相對緊湊地集中在一定區域內,或排列成行,或呈放射狀分布。對于在原生環形坑周圍以鏈條形緊密排列的次生環形坑,又稱之為鏈形環形坑。

戴維坑鏈(Crater Catena Davy)中心地理坐標:11.0°S,7.0°W,長度:50km 

薩姆納坑鏈(Crater Catena Sumner)中心地理坐標:37.3°N,112.3°E,長度:247km  左圖為影像圖,右圖為彩色暈渲地形圖

第二類 復雜環形坑

復雜環形坑以坑底具有明顯隆起的中央峰或坑壁呈階梯狀為特征,直徑通常在15km到100km之間。

(1)中央隆起型環形坑

月球上直徑大于35公里的環形坑一般都發育有中央峰或中央隆起。如果撞擊能量足夠大,撞擊體之下的巖石在強烈的沖壓下會發生強力反彈,在環形坑的中央形成了一個明顯的中央隆起穹隆,或一組中央隆起峰。

萊曼坑(Crater Lyman)中心地理坐標:64.85°S,163.6°E,直徑:84km 上圖為影像圖,中圖為三維影像圖,下圖為彩色暈渲地形圖

 

萊曼坑位于月球背面的南半球,其邊緣并沒有明顯的侵蝕跡象,其內部特征也沒有被撞擊所破壞,底部相對平坦,在中心處有一個明顯的中央峰,同時還分布了少數矮小的山脊和微小的圓形結構。

(2)多環環形坑

由于遭受撞擊強度較大,剛形成時坑緣的內壁大多比較陡峭,隨后在重力作用下,坑緣內壁物質將坍塌落向底部,形成階梯狀地貌特征,并可能延伸至底部。巖壁坍塌物質覆蓋在環形坑底部,使其底部表現為相對平淺的特征,常伴有較多圓丘狀的隆起。

在后期月球地質結構活動及火山活動的影響下,環形坑中心的拱起圓丘逐步退化,環形坑周緣地帶的階梯狀巖壁也發育得愈加充沛,然后構成呈近似同心圓擺放的多環結構,此類環形坑稱之為多環環形坑。

哥白尼坑(Crater Copemicus) 中心地理坐標:9.7°N,20.1°W,直徑:93km 左圖為影像圖,右圖為彩色暈渲地形圖哥白尼坑坐落風暴洋的東部,運用雙筒望遠鏡就可以看到此環形坑,它的中心峰由三個相互獨立的山峰組成,高度約為1.2公里。

(3)充填型環形坑

環形坑在構成后,其內部逐步被后期碰擊所發生的噴發物所掩蓋,或因為火山活動發生的巖漿逐步流入環形坑內部,掩蓋了環形坑內部原有的月貌特征,構成相對平淺的環形坑底部,但坑的根本描摹特征依然得到了無缺的堅持。

沃根亭坑(Crater Wargentin)左圖為影像圖,右圖為彩色暈渲地勢圖

沃根亭坑中心地理坐標:49.6°S,60.2°W,直徑:84km,坐落月球的西南方。坑的內部徹底被火山熔巖所填充,直至與周圍拱起的邊際相齊,因而與周圍的地勢比較,沃根亭表現為一個凸起的高地。

(4)輻射紋環形坑

小天體碰擊月表時,會濺射出很多的碎屑狀物質,呈放射性渙散沉積在環形坑周圍數千公里范圍內,因為這些碎屑物質的反射率較高,看起來比較亮堂,使得這些環形坑周圍表現出顯著的輻射紋特征,稱為輻射紋環形坑。但隨著后期碰擊濺射物的隱瞞和風化侵蝕作用,濺射物會與周圍其他物質逐步混合,色彩也逐步昏暗而難以分辯。因而,具有可顯著分辯輻射紋的環形坑多是月球上比較年青的環形坑。

伯朱斯坑(Crater Byrgius)中心地理坐標:24.7°S,65.3°W,直徑:87km  上圖為影像圖,下圖為三維影像圖

第三類 撞擊盆地

撞擊盆地坑底平坦且部分被熔巖填充,坑壁、坑底有二次撞擊坑散布,邊界不清晰,直徑一般大于100km。撞擊盆地通常都具有非常復雜的結構,其中又以具有同心圓特征的多環盆地居多。有些撞擊盆地的圓環可多達五至八個,盆地內部大多會被低反照率黑色玄武質熔巖所填充,同時還可能具有非常發育斷層以及其他形式的變形。

東海盆地(Mare Orientale)三維影像圖  中心地理坐標為:19.4°S,92.8°W

東海盆地是月球背面月海中直徑達1000公里的巨大環形構造,具有三層同心環似的結構,好像是一個深入月球內部的巨大洞穴。

嫦娥帶你旅行月球上的三大名坑

我國發射的嫦娥一號和嫦娥二號勘探器成功施行了環月勘探,嫦娥三號勘探器成功完成了月球表面軟著陸和月表巡視勘探。這些勘探器的獲取數據成為我們研討月球和了解月球的基礎。我們運用嫦娥二號獲取的數據制作了全月7米分辨率的形象和地形數據,是現在掩蓋最全、清晰度最高的月球描畫數據,關于我們知道月表描畫大有幫忙。

下面憑仗嫦娥二號的高分辨率全月形象數據,我們帶你去旅行月球上的三座名坑。

第一站 月球之臍——第谷坑

第谷坑是月球正面南半球最顯著的環形坑,它以丹麥天文學家第谷·布拉赫的名字命名。第谷坑是復雜環形坑,既有明顯的中央峰,也有巨大的輻射紋。

第谷坑由小天體撞擊月表產生,撞擊過程中拋灑出的物質形成了以其為中心的向外輻射狀的明亮條紋,最長的亮紋達1500公里,相當于北京到重慶的直線距離!因為如此顯著的特征,第谷坑最早被天文學家稱為月球之臍,月球肚臍的意思。

第谷坑月面方位 中心地理坐標為:南緯43.3°,西經11.2°

 

第谷坑直徑約89公里,巨細相當于10個北京五環內的面積。近距離觀看第谷坑,其內側坑壁呈階梯狀結構,坑底整體相對平整,聳立著1.6公里高的中心峰,其高度是北京香山高度的3倍。

第谷坑直徑約89公里,大小相當于10個北京五環內的面積。近距離觀看第谷坑,其內側坑壁呈階梯狀結構,坑底全體相對平整,聳立著1.6公里高的中心峰,其高度是北京香山高度的3倍。

前文中咱們說到過,地球上也有環形坑,其間巴林杰坑坐落美國亞利桑那州一片平整的高原上,直徑約1240米,深度達180米,面積相當于169個規范足球場所,是現在世界上保護得最好和最早被人類認證的環形坑。

 

地球上的巴林杰坑(Barringer Meteor Crater)

但當地球上的巴林杰坑遇上月球上比自己大4810倍的第谷坑時,只能感嘆小巫見大巫,與巴林杰坑比起來第谷坑是何等的壯觀。

月球上的第谷坑與地球上的巴杰林坑比照,圖中閃爍的紅點代表巴林杰坑的巨細

第二站 月球上最亮的環形坑—阿里斯塔克斯坑

阿里斯塔克斯坑是月球上最亮的環形坑,直徑約40公里,深度達2公里,是雜亂環形坑,具有顯著的輻射紋。

阿里斯塔克斯坑很可能構成于一次小天體的斜向碰擊,拋射的物質撒向碰擊點的另一側,因而一側散布著亮堂的條紋,另一側沒有。阿里斯塔克斯坑之所以如此亮堂耀眼,是因為它構成的時刻相對較晚,太空風化還沒有滿足時刻來淡化其碰擊濺射物。

 

阿里斯塔克斯坑月面位置 中心地理坐標為:北緯23.73°,西經47.49°

柏拉圖坑月面方位 中心地理坐標為:北緯51.6°,西經9.3°

而實際上,月球上并沒有液態水,柏拉圖坑之所以如此平坦,是因為小天體撞擊月表后,反涌出的巖漿將撞擊坑底填平所致。柏拉圖坑直徑109公里,深度約1公里。

以上三個著名的環形坑“景點”,只是美麗月球的冰山一角。相信隨著航天技術發展的日益成熟,宇航員可以再次登上月球,而普通人可以承擔的經濟、安全、便捷的月球旅行亦可以期待。

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