為什么月球會有截然不同的兩面？

月球正對著我們地球這一面，明暗相間，異常斑斕，激發了無數文人的靈感；而月球的后背卻長著個麻花臉，異常丑惡。是什么原因導致了這樣的差距呢？

月球是距離地球比來的天體，在晴朗的夜晚，當一輪明月高掛天空時，前人甚至僅憑肉眼就能分辯出月面的大體布局——敞亮的處所是月陸，黯淡的處所是月海。今天，借助于宇宙飛船和太空探測器，我們已經可以繪制出完整的月面地圖，檢測出月球的物質構成，甚至模擬出月球的內部布局。

可是，月球仍有尚未解開的謎團，好比它的發源問題，還有它的演化過程。別的，因為潮汐鎖定，月球始終以正面示人，直到1959年蘇聯的月球3號飛船返航，我們才第一次看到了月球的后背，但它的樣子有些奇異，與正面截然不同。科學家想弄清晰，為什么月球會有判然不同的兩面？或者，兩面的差別是否可以或許告訴我們一些月球早期的故事呢？

“變臉”的月球

在月球正面，月海是本家兒要的地貌布局，籠蓋的面積高達31.2%，它由富含鐵元素的玄武巖（火山噴發后冷卻下來的熔巖）構成。月海和月陸（本家兒要由斜長巖構成）都有著滑膩的地表，它們彼此映襯，形當作了明暗相間的款式。這使得月球的正面異常斑斕，月海也當作為了西方文化的“月中人”以及東方文化的“嫦娥、玉兔”的靈感來歷。

月球的后背則不那么都雅了，那邊貧乏玄武巖，月海的面積僅有2.5%。在這里，代替月海而當作為本家兒角的是月陸上密集的隕坑和環形山。太陽系最大的隕坑——南極艾托肯盆地及其四周的環形山占有了月球后背很大一部門地貌，這個隕坑的直徑大約有2500千米，深度達到了8千米。總體看上去，月球后背很是粗拙，不太美不雅。

科學家認為，對于月球這種巨細的天體來說，很多天文過程對其施加的影響應該是兩面平衡的，不該該呈現兩面差別。好比外來天體的撞擊，在月球的天空中，地球僅僅遮擋了眇乎小哉的一小部門，無法對月球供給庇護，是以月球兩面的隕坑和盆地應該是平均分布的。別的，這些盆地形當作于小行星或者其它巖石墜入月球的時辰，這些撞擊會使月殼變形，火山巖漿將會從盆地地表的裂紋中涌出，不斷地淤積到低凹地區冷卻下來，形當作月海。如斯揣度的話，南極的艾肯托盆地也應該被玄武巖籠蓋，但事實卻并非如斯。由此可見，月球的“雙面性”不僅僅是發生地貌差別這么簡單。

為了獲得更多的月球后背信息，21宿世紀初，美國宇航局（NASA）從頭啟動了已經間斷好久的月球勘察使命，將探測重點放在了月球后背與其正面的區別上。月球勘測軌道飛翔器發現，月球兩面不僅僅地表描摹分歧，其兩面的物質當作分和月殼厚度也分歧。在月球正面，月殼很薄，只有20～30千米，可是這里克里普巖石很是豐碩，而且含有大量的可以或許發燒的放射性元素（好比釷），似乎月球內部的熔巖冷卻時全都聚積到了正面；在月球后背，月殼固然很厚，平均可達60千米，可是物質種類較為單一，本家兒要就是斜長巖。

為什么月球會如斯不合錯誤稱呢？科學家們闡揚了本身的想象力，他們或者提出了天體碰撞的假設，或者到月球內部追求謎底，所有的猜測，都講述了一段月球早期履歷的獰惡汗青。

兩個月球，兩次碰撞

對于月球的發源，科學界最本家兒流的假設是1975年提出的碰撞理論。這個理論認為，在太陽系早期，與火星劃一量級的“忒伊亞”行星撞擊了地球，大量殘骸碎片被拋標的目的環地球的軌道。這些物質堆積起來，敏捷降溫冷卻，形當作月球。當月球冷卻的時辰，重的物質下沉而輕的物質上浮到概況，這一過程被稱為分異感化。終于，鐵質內核形當作了，由內標的目的外依次是液態外核、月幔和月殼。月幔雖已起頭結晶，可是可以或許生熱的放射性元素仍然使其連結很高的可塑性。在隨后的幾百萬年內，新的小行星撞擊締造了龐大的月球盆地，使月幔裂開，隨后巖漿上涌，熔巖起頭籠蓋月球概況。

撞擊理論詮釋了為何月球的總體當作分接近地球地幔、為何月球富含高熔點物質以及地月系統角動量、地月質量等問題，但不克不及詮釋月球雙面的差別。于是，科學家提出了新的假設，月球后背深摯的月殼來自第二個更小的月球。也就是說，當“忒伊亞”撞進地球的時辰，殘骸碎片形當作了兩個月球，一大一小，在數萬萬年之后，又發生了一次碰撞——兩個月球親密接觸、合二為一。

美國加州大學的埃里克·艾斯龐用計較機模擬了那時的過程。45億年前，“忒伊亞”撞擊地球，碎屑飛濺，堆積當作很多小衛星（包羅兩個月球），大的月球接收或者擯除了其他衛星，只剩下一個直徑1000千米的小月球卡在地球與大月球之間所謂的“拉格朗日點”（在兩個大物體引力的感化下，可以或許使小物體不變的點）處。這樣，地球和兩個月球的軌道不變下來，彼此息事寧人。然而，地球的潮汐力會不斷地將兩個月球標的目的外推，垂垂地，這個三角均衡被打破了，來自太陽的重力起頭闡揚感化。小的月球起頭偏離拉格朗日點，標的目的大月球接近，最終撞標的目的大月球。

這一過程發生得很是遲緩，兩者的相對速度為2.5千米/秒，這樣的速度放在日常糊口中長短常快的，但若是與小行星的撞擊速度比擬倒是很是慢的。這種低速撞擊不會形當作環形山，但能使小的月球粉身碎骨，將后背的月殼增厚。

月球探測器發現，月球月殼上大都籠蓋了一層多孔而又高度破壞的碎巖和顆粒，科學家們稱之為粗風化層，在月陸上其厚度在10米到20米之間，在月海中則有3米到5米。當小月球碰撞到大月球然后散當作碎片的時辰最輕易發生這種粗風化層，所以埃里克·艾斯龐認為“兩個月球”的假設與月球勘測軌道飛翔器的不雅測成果是合適的。

高溫的威力

埃里克?艾斯龐的理論長短常惹人矚目標，它現實上是一個改良版的月球撞擊發源學說。但并不是所有科學家都承認“兩個月球”的設想，一部門科學家認為，正面的極端高溫才是月球形當作今日面孔的本家兒要原因。

美國賓夕法尼亞大學的施坦因·希古拉德森指出，“忒伊亞”與地球的撞擊長短常狠惡的，這必然會加熱我們的地球和月球，可是月球比地球小得多，它冷卻的速度會更快。因為那時地球與月球的距離很近（僅為今天距離的1/20到1/10），而且地球很是熱，溫度跨越2500℃，這造當作了月球正面與后背溫差很是大——正面經受著地球的輻射，極端高溫，而后背已經在徐徐冷卻。

這種溫差對于月殼的形當作起了很是主要的感化。月殼中鋁和鈣的含量很高，這些當作分都很難蒸發。當高溫的氣態物質起頭冷凝的時辰，鋁和鈣會率先析出，毫無疑問，這一過程更輕易在溫度較低的后背大氣中發生。在隨后的數萬萬年時候內，這些當作分與月球月幔中的硅連系，形當作了斜長巖，進而累積當作月殼。是以，月球后背的斜長巖會更多，月殼天然會更厚。

溫度不僅僅影響月球月殼的形當作，也影響了月球概況隕坑的尺寸。科學家闡發了月球探測器帶回的數據后發現，月球正面與后背的撞擊坑數目現實上是差不多的，可是正面的坑尺寸都比力大。在月球正面有8個直徑跨越320千米的盆地，而后背只有一個。而月殼溫度的凹凸剛好會影響撞擊結果，若是月球正面的溫度比后背月殼溫度高幾百度，那么劃一強度的撞擊在正面形當作的盆地的規模將是后背的兩倍。

艾托肯盆地帶來的“大裝修”

月球的撞擊發源學說并不是所有科學家的起點，美國布朗大學的彼得·舒爾茨將目光投標的目的了南極的艾托肯盆地，期望在那邊找到謎底。舒爾茨認為，艾托肯盆地是太陽系中最大的撞擊坑之一，而造當作了如斯大規模盆地的撞擊，其能量必定足以給月球來一次周全的“大裝修”，所以，月球的“變臉”應該與艾托肯盆地的降生有著緊密親密的聯系。

他指出，早期的月球應該長短常平均的，它的兩面都很像今天的月球后背。在43億年前，一顆龐大的小行星從側面撞標的目的了月球南極，撞擊發生的沖擊波橫掃了整個月球，將能量沿著月球內部傳遞到了月球的正面，粉碎了那邊的月殼。在正面，所有的爆裂和震動都將會使巖漿滲出并流標的目的月球概況。即使它們沒有破土而出，也會來到很是接近月球地表的處所，隨后的其他天體撞擊仍會使巖漿流出來，形當作月海，將正面革新當作今天的樣貌。

關于雙面月球，科學家們的定見固然存在不合，但各有事理，很難證實誰對誰錯，也許真實環境會是這些設想模子的綜合。為了弄清晰這個問題，我們還需要更多的實地驗證，在未來，新的航天打算會從月球后背帶回更多的樣本，幫忙我們解開雙面月球的謎題。