地卫1-月球

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1969年7月20日，美国阿波罗11号登月舱成功登陆月球，宇航员阿姆斯特朗成为首位留下人类足迹的人。此后，每年的7月20日被定为人类月球日。2017年10月，美国国家航空航天局NASA宣布实施阿尔忒弥斯载人登月计划，目标是在2024年前将美国宇航员送上月球，并在2028年前在月球表面建立永久基地，为登陆火星和更深层次的深空探测任务奠定基础。迄今为止，共有12人成功登陆月球，最后一次登陆月球的是1972年阿波罗17号的宇航员塞尔南和杰克施密特。2020年12月9日，美国公布了阿尔忒弥斯登月计划的宇航员阵容，这是首次有女宇航员参与的登月计划，预计将有女性成为月球上的第一个成功登陆者。月球是人类探索宇宙的重要一步，对地球上的生存也具有重要意义。

月球是地球唯一的天然卫星，直径约为地球的1/4，质量约为地球的1/81。它是太阳系中第五大的卫星，密度排名第二，仅次于木卫一。不像其他行星，比如水星和金星没有卫星，而火星的卫星非常小。火星只有两颗卫星，最大的火卫的直径只有22.4公里，形状像个大土豆，无法形成规则的球形。相比之下，月球直径约为3,500公里，是地球的大卫星。然而，月球的起源仍然是个谜。因为没有人类亲眼目睹月球的诞生，天文学家只能通过一些痕迹来推测月球的起源。

上个世纪开始，主流科学界对于月球的起源有四种主要推测：

第一种是分裂说，认为月球曾经是地球的一部分，后来分裂出去。这种观点认为月球是地球早期自转速度过快而产生的结果，导致一部分地球物质被甩出形成了月球。

第二种是捕获说，认为月球原本不是地球的卫星，而是在经过地球附近时被地球的引力捕获而成为卫星。

第三种是吸积说，认为月球和地球一起诞生，都是太阳系的原始吸积盘直接形成的。这种观点类似于太阳和行星一起诞生于同一片分子云的情况。这些观点都是关于月球起源的主要猜测，在科学界仍有争议和研究。

如今的科学界更倾向于支持大碰撞说，这是第四种关于地月系统形成的主要假说。根据这个假说，地球曾经和一个火星大小的天体（称为特伊亚）发生了碰撞，导致大量物质被抛出并围绕地球运动。随着时间的流逝，这些碎片逐渐聚集在一起，最终形成了今天的月球。这一假说在科学界得到了更多的支持和认可。

科学家对阿波罗登月舱带回的月球岩石样本进行了同位素分析，发现月球岩石和地球岩石在同位素方面非常相似。这表明月球和地球有着相同的元素组成。然而，这也引发了一个问题：天体本身的元素含量是否会受到太阳风的影响？因为如果那个特伊亚天体是外来的，它最初距离太阳的位置和地球有很大的差异，所以在同位素方面不应该与地球如此相似。

为了验证大碰撞假说，研究人员发表在天地物理学杂志快报上的一篇文章提出了不同的细节解释。他们通过计算机模拟了上百次的特伊亚和地球之间的大冲撞，特别注重了碰撞过程中的细节。他们观察到，在大碰撞发生后，抛洒出来的物质没有形成行星环，而是分成了两个相对独立的部分：一个离地球较近，另一个相对较远。远的部分超出了地球的洛希极限，因此不会被地球引力撕扯，最终形成了月球。而较近的部分则被地球的引力扯碎，逐渐落回了地球。由于形成月球的物质大部分来自于地球，这或许可以解释同位素相似的问题。

月球的背面与正面的巨大差异也提供了关于大碰撞假说的线索。在人类发射月球探测器之前，人们普遍认为月球的正面和背面应该相似。然而，当第一次看到探测器传回的背面照片时，天文学家惊讶地发现月球的背面与正面迥然不同。背面的地形是崎岖的高原，而正面则有大块的盆地。

通过探测器的引力测量和对月球陨石的分析，天文学家发现了正面和背面的内部质量分布和化学成分上的显著差异。这些差异表明月球正面背面的巨大差异与其形成过程密切相关，需要进一步解释和完善。基于大碰撞假说的升级版理论之一是正面加热理论，认为大碰撞后的月球和地球都处于熔融状态，地球像一个超级大火炉将月球烤得通红，而月球背面由于背对着地球冷却得更快，形成了更厚的月壳。虽然有人可能会质疑地球在地月距离上传递热量的可能性，但研究表明月球以每年3.83厘米的速度远离地球，说明在地月系统刚刚形成时它们的距离非常近，月球正面可以接受足够的热量，从而导致表面的火山活动更为剧烈。这解释了为什么我们在正面看到了大片的熔岩平原。但是这个假说仍存在一些问题，比如如果当初他俩真挨得那么近的话月球很可能就不会慢慢远离地球，相反他会逐渐靠近地球并最终撞上地球。

另一个大碰撞假说的升级版是二次撞击假说。这种假说认为，在第一次特伊亚的大碰撞发生后，一个小天体撞上了仍处于溶融状态的月球，溅出的物质运动到了背面并沉积下来，形成了高原地形。由于正面受到撞击而地表被融化，导致化学成分上存在差异。然而，这种猜想也存在问题。如果撞击发生在早期的熔融状态，今天月球正面的撞击盆底应该早就被抹平了，不可能保留到现在。类似于二次撞击假说的另一种说法是，大碰撞后形成的卫星不止一颗，而是两颗。由于两颗卫星的运动速度存在差异，较小的一颗追尾了大的一颗，导致类似于二次撞击的情况发生，小卫星的碎片降落到大卫星的另一面，最终两者融合在一起形成了月球。这些升级版的大碰撞假说提供了更复杂的情景来解释月球形成的细节，但仍面临着一些问题需要进一步研究和验证。

随着各国探月计划的开展，对月球正背面差异及其起源问题的研究将获得新的证据。例如，2020年12月，嫦娥五号月球探测器从月球带回了1.73公斤的月球样品。科学家通过对这些样品的分析，发表在自然杂志上的论文提出，月球火山活动的持续时间比之前推测的多了21年。然而，月球内部为何冷却得如此缓慢仍是一个问题。研究人员通过对月球玄武岩样本的分析发现，其中钙和钛的含量比预期的多。因为玄武岩是当初月球表面岩浆冷却后形成的，这意味着岩浆在深入月幔过程中，含有较多的钙和钛，降低了月幔的熔点。此外，NASA也计划重新研究50年前阿波罗任务带回的月球样本，这将为月球演化研究提供更多数据。相信未来将会有更多关于月球演化的研究结果涌现，而这也引发了人们对于月球演化的疑问。

科学家一直在探讨月球的内部结构，因为如果能够探测到月球的内部结构，对于月球的演化起源的认识将会更加深刻。过去有很多人相信月球是空心的，类似于地球是平的这种说法。他们认为月球的平均密度每立方厘米为3.33克，几乎是地球密度的一半，认为这是由于月球中心是空洞所致。然而，实际上，根据阿波罗登月舱带回的样本，月球岩石的密度要远远大于地球岩石，这导致月球的总质量和引力要比当前计算的结果大得多，但实际上月球的引力只有地球的1/6，这就引发了月球内部结构的疑问。

在20世纪60年代，一些科学家基于月球的密度远低于地球，推测月球内部可能是空的。后来的月震数据也为月球空心说提供了证据，比如当时阿波罗登月飞船一节15吨重的火箭残骸坠落月表产生了长达3小时的震荡余波，而如果月球是实心的，这种声音理应只能持续大约1分钟。

然而，随着科学技术的进步，科学家从太空任务和月球激光测距实验中收集了大量数据，最终发现月球的内部结构与地球非常相似，都有一个流体层和一个固体内核。据估计，月球内核的密度约为每立方米7,822千克，非常接近铁的密度。月球内部结构从外到内依次是越翘越慢越合，外核的半径约为362公里，内核的半径约为258公里，大约是月球整个半径的15%。这些研究结果为解答月球内部结构的谜团提供了新的线索。

美国宇航局在2011年利用最先进的地震学技术研究了阿波罗计划的数据，并发现了类似的结果。此前，美国NASA通过对月球岩石样本建立了月球的物理和化学模型，绘制了可能存在月球地幔碎片位置的地图，并更新了对月球地幔在冷却和凝固过程中演化的猜测。通过推演的结果，科学家们发现月球地幔的演化比原先想象的更为复杂，其中矿物的分布情况显得十分凌乱。因此，科学家们需要在月球上找到足够多的月球地幔碎片才能更好地了解月球、地球以及许多其他太阳系世界是如何演化的。这些研究成果为深入探索月球内部结构和演化过程提供了重要的基础和线索。

在月球的南极存在着一个直径约为2,600公里的巨大盆地，名为艾特肯盆地，是目前已知月球上最大的撞击结构。科学家们认为，在这个区域是最有可能寻找到足够多的深层月幔碎片的理想场所。多年来，他们对月球背面艾特肯盆地表面的放射性异常感到困惑。经过研究，科学家们发现，这种放射性异常与岩浆海洋结晶结束时在最上层地幔中形成的淤泥相符合。因此，月球南极的艾特肯盆地被认为是目前在月球表面可以轻松挖掘出远古月幔物质的最佳地点。在2018年12月，嫦娥四号探测器被发射，并成功降落在月球背面的艾特肯盆地。玉兔二号月球车目前仍在该盆地内进行深入的探测活动，这将为我们对月球内部结构和演化过程的理解提供重要的数据和线索。

月亮对人类生存有着重大意义，尽管它距离我们遥远，大约有38万公里左右，表面上看起来好像没有什么作用，但实际上对地球的生态系统有着非常重要的影响。你可以认为地球的生态系统是由月球和太阳共同制造出来的，而不仅仅是地球本身形成的一个独立的生态系统。在太阳系的所有行星中，目前只有地球上存在着丰富多彩的生命，其中一个重要原因就是我们拥有这颗卫星月球。在电影《遗落战警》中有一个情节，外星人侵略地球，最后想要毁灭地球人的一个办法就是摧毁月球。实际上，人类曾经有过计划破坏月球的想法。在美国与苏联的冷战期间，1958年，美国曾经计划向月球投射一颗原子弹，以测试原子弹在太空天体上爆炸的威力。幸好这个计划最终被取消，而后变成了阿波罗登月计划。同时，苏联当时也有类似的计划，准备向月球投射原子弹。这些计划的取消对于维护月球的完整性和保护地球生态系统都起到了积极的作用。

现在的情况是，月球以每年3.8厘米的速度远离地球。按照这个速度计算，再过50亿年，月球将会到达离地球最远的地方。没有了月球，地球将不再是一颗适合人类居住的星球。月球对生命的影响非常微妙而重要。在平均29.5天的周期中，动物们的行为会因月亮在天空中的位置而异。例如，欧洲獾往往会在新月期间更频繁地标记自己的领地、寻找配偶；海洋中的珊瑚活动也会变得更加活跃。更令人惊讶的是，狮子在满月期间猎食的可能性会降低，研究人员发现，狮子袭击人类的事件通常发生在满月后10天。此外，许多蝙蝠在满月期间也不那么活跃。有研究证明，哺乳动物的视力是专门为月光而进化的。月亮在夜晚是天空中额外的一盏灯，帮助我们应对危险和找到危险。从野生动物到辨别危险的道路，地球上有如此多的物种受到月球的影响。因此，我们有理由相信，月球对地球的生物起源、进化，甚至对高级生命的形成，都具有不可替代的作用。

如果没有月球，地球将经历一系列重大变化：

增加陨石撞击的风险： 没有月球挡住陨石的保护，地球将面临更高的陨石撞击风险，可能导致大规模灾难，曾经地球上恐龙时代的结束已经被我们人类敲响了警钟。

自转轴偏移： 月球的引力稳定了地球的自转轴，如果没有月球，地球的自转轴可能会不稳定，导致地球倾斜角度变化，地球上的四季就会发生变化会发生一天几个季节的状况，地球上的动植物包括人类都很难生存。

潮汐变化：现在地球上的潮汐主要由太阳和月亮共同引力作用而产生的，太阳引力的影响大概占1/3月亮的引力的影响大概占2/3。大家可能会觉得没有潮汐好像也没什么太大的影响，其实潮汐如果变小地球的自转速度就会发生变化。现在地球的自转速度是一天24小时，这是因为月亮引起的潮汐现象把地球转速拉慢了。根据大数据模型推演46亿年前地球刚刚形成的时候一天只有8个小时，就意味着地球的转速会是现在的3倍。

自转速度变化： 如果地球自转速度变成现在3倍的自转速度会影响到一个自然现象那就是风。温差对风的影响将变得不那么显著，因为温差在风的生成中起着重要作用。在这种情况下，地球上可能只会出现一种风，即东风，但它的威力将会异常强大，每秒风速可达80米到90米左右，并且这种强风将持续一整天。每秒80-90米的风速意味着风力极大，相当于12级的台风或飓风，远远超过平时的风力，后者通常只有每秒30多米的风速。如果地球上只有每秒80-90米的东风，狂风巨浪将使得海上非常危险，任何船只都无法在这样的风浪中生存，没有游轮载着游客全世界畅游，也没有渔民驾驶渔船出海捕鱼。强风的风蚀作用会导致地球表面的地形发生剧烈变化。高山会被风力削平，再也没有喜马拉雅山。如果自转速度变成现在的3倍，地磁也可能会变成现在的3倍，磁场变强对任何生物体都会产生影响。我们人体血液和细胞中都含有元素铁，体内的铁会对磁产生反应。据研究表明，磁场保持适当的强度生物的生命力就会很强。但磁场太强，反而会让人焦躁不安过度兴奋；磁场太弱，生命体的生命力就会下降。

这些变化将对地球的生态系统、气候和生物多样性产生深远影响，使地球环境变得更加不稳定和不适宜生命存在。

在太阳系中，月球和地球形成了一个相互独立却又密不可分的命运共同体。它们是太阳系中最深情的伴侣，在形成后的45亿年里，默默守护在彼此身边，不离不弃。在浩瀚的宇宙中，它们成为彼此唯一的依靠和支持。