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玉兔踏足的月面,是怎么形成的?

科普小知识2022-10-27 17:56:20
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[:那么,玉兔“*”下的奇怪“地球”经历了什么样的地质变化?这幅画是一位艺术家的素描,但真正的玉兔不是金的而是银的。资料来源:link2universe.net]

与地球相比,月球地质的演化机制确实“简单”。

一方面,由于月球地壳没有板块运动机制,月球岩石圈中的任何物质一旦生成,就不能在内外循环。因此,这些给地球带来活动的地质机制,如大陆漂移、造山作用和岩石圈循环,完全被排除在月球之外。月亮不能形成壮丽的山脉或沉积洼地。虽然它经历了许多变化,但它不能改变世界。它的整个外壳是一块不能移动的石板。

另一方面,风化、沉积和其他能显著改变岩石星球表面的“外部动态地质机制”对于月球极薄的“大气层”来说也太奢侈了。这将导致月球表面的地质体不会因风蚀而逐渐消失,也不会因水蒸气沥滤而改变。基本上,一旦生成,就可以永远保存。

由于内部和外部地质力都是“不给力”,月球的主要地质行为是什么?

望远镜可以直接为我们回答这个问题。在月球表面较亮的部分,月球陆地上,有许多陨石坑,这是外部天体撞击月球陆地的标志。由于月球本身不能建造山脉或盆地,它只能依靠外层空间的力量来塑造地形。有时,一些较大的陨石撞击月球表面,并能形成大型陨石撞击盆地。

另一方面,月球本身也能进行相当大规模的火山爆发(这与地球相同),流动的岩浆流入这些陨石撞击盆地,面积相当大,形成另一个与月球相对的地形——月海。被陨石坑覆盖的明亮的月球陆地和平坦的暗月海是月球的主要地形,它们代表了月球最重要的两个地质过程。此外,在规模和重要性上,没有其他地质过程可以与这两种类型相比。

尽管月球的地质行为相对简单,但它们如何塑造这个“外层地球”的历史不容忽视。有资格被写入月球历史的事件可以被看作是整个地月系统的“主幕”——它们不仅忠实地记录了月球本身的形成和变化,而且保留了有关当时地球状态的有价值的信息,即使是在早期,当地球由于未固化的地壳而无法留下其自身演化的证据时。这些古老的里程碑事件大多发生在46亿至35亿年前,这一时期是太阳系的早期发展阶段。因为天空像一个补丁,而地球像炼狱,它被生动地称为“冥王星”。

月球事件的第一幕无疑是“盖亚”和“泰娅”的“诞生”(见“地球可能经历的行星眼泪的悲剧”)。46亿年前,一颗火星大小的行星“Teia”与地球相撞(这是业界的主流观点,除此之外还有另一种理论。详情见“地心核爆炸,月球的起源”?).在这次所谓的“深度撞击”事件中,两颗行星的核心融合在一起,来自地幔和地壳的碎片被抛入太空,形成了一个由地球引力圈中大量碎片组成的环形空间。由于初始速度不同,碎片经常碰撞和焊接。越来越多的碎片像雪球一样聚集在一起,在地球的潮汐力作用下逐渐形成椭圆形,形成了月球的雏形。

[深度撞击示意图。最初的地球与泰娅以一定角度相撞,溅入太空的碎片最终成为形成月球的原材料。资料来源:nationalgeographic.com]

碎片的融合充满了难以想象的暴力。巨大的动能在碰撞瞬间转化为内能,足以融化岩石,使新生的月球变成岩浆的海洋。那时,整个月亮只是一盆混合了Mg2+、Fe2+、Ca2+、Al3+和硅氧四面体(SO4)的浓汤。如果你当时站在地球上,仰望天空,你会看到一轮异常明亮的红月高高挂在夜空中。由于岩浆本身会发光,它的亮度将比今天高几十倍。然而,这种情况不会持续太久。在一个寒冷而孤独的宇宙中,炽热的岩浆最终会凝结成寂静的岩石。

结果,时间坐标移到了月球历史的第二幕,熔岩月亮的凝固过程——大结晶。

一点沸腾的混乱显示出凝固的迹象。起初,无数微小的晶核漂浮并在热的“生汤”中游动。由于整个岩浆系统中的热流不均匀,它们被生成、融化和生成,显示出热洪流中的微小波动。然而,随着整体温度持续下降,晶核的比例也在增加。到达某个临界点后,数以万亿计的硅氧四面体和阳离子突然从某个中心得到统一的指令,并立即开始大规模改变原来的随机分布行为。它们排列成整齐一致的结构,伸展出年轻晶体的分枝,展开出壮丽的分形。最后,它在岩浆中凝结成高度有序的离子矩阵。我们称这种有序排列的离子为矿物质,意思是“自然晶体”

岩浆中矿物的结晶序列遵循所谓的“鲍文序列”。最初,橄榄石

[晚期大轰炸示意图。类木行星的轨道振荡导致许多小行星被抛入太阳系的内带,撞击年轻的月球、地球、金星、水星...照片来源:novacelestia.com]

尽管月球本身已经固化了它的外壳,但太阳系的其他成员仍远未真正安定下来。35亿年前,太阳系的两大巨头木星和土星仍在调整轨道。由于不稳定轨道引起的可怕共振,无数小行星带和柯伊伯带物体被甩进了太阳系内部轨道。无数的小行星像疯狂的流弹一样射向太阳系内部,对内部的一切进行狂轰滥炸,使地球、月球、金星等都毫发无伤。

正是这一灾难性事件在新生斜长岩的月球土地上留下了密集的陨石坑。在地球表面,这些残酷的伤口没有被保存下来,因为时尚处于熔化状态。只有那些仍然清晰可辨的月球表面的冷陨石坑默默地讲述了38亿年前的灰色过去——被称为“晚期大爆炸”的陨石灾难是《月球纪事》的第三幕。

在38亿年前的后半段经历了猛烈的轰炸后,月球花了3亿年时间才相对稳定。大约35亿年前,月球进入了岩浆高频率喷发的时期。在大轰炸后期形成的大型陨石撞击盆地充满了从地下涌出的岩浆。这些来自地下深处的岩浆不同于在大结晶时期形成月球斜长石的表面岩浆。它们可能是岩浆从早期结晶的辉石-橄榄石中再熔化而成的,后者硅和铝含量低,但镁和铁含量丰富。因此,它们的冷凝物不再是明亮的斜长岩,而是黑暗的玄武岩。大面积的岩浆填满了陨石坑,完全凝固成黑色玄武岩,成为今天地球上肉眼可见的一大片黑暗地带--月海。

月球表面的洪湾区,即嫦娥三号原定着陆和玉兔即将踏上月球的地方,是在月球历史上第四次月海形成时形成的。

[白色斜长岩的月球土地和黑色玄武岩的月海形成了月球最经典的印象,并为地球上的许多文明带来了美丽的幻想。资料来源:robinyoga.com]

根据科学家的研究,最近一次玄武岩喷发发生在大约10亿年前。月海形成时期的结束代表着月球历史上重大事件时期的结束。此后,月球的地质结构基本固定。在接下来的几天里,除了偶尔会在月球表面产生新的零星陨石坑的小行星,没有任何重大事件可以完全改写卫星的历史。这颗被潮汐力锁住的卫星将永远面向地球的一侧,以无声的稳定观察地球上翻天覆地的演变:大陆聚集和分散,海洋开放和复合,山脉上升和变平,生命萌芽、爆发、死亡和进化...这种观点将持续十亿年——直到生命和它的创造物踏上它。对于这颗古老卫星的历史来说,那些奇怪的仪器和奇怪的轨迹只是一瞬间的微小运动。然而,这个小小的运动正在转变地球上的生命将真正走出家园,进入宇宙的希望。

谁知道未来是否会成为月球历史的新篇章?