嫦娥：月球上的“海洋”与“陆地”

郭守敬坑

郭守敬坑

　　文/国家天文台月球与深空探测科学应用中心

　　地球是迄今为止我们知道的惟一有生命存在的星球，她有辽阔葱绿的原野、浩瀚无际的海洋、蜿蜒曲折的河流、巍巍高耸的山峦、明媚如镜的湖泊。地球的卫星——月球上会是什么样的景象呢？

　　这是人类从古至今都在探寻的问题。人们过去认为月球的地理地貌与地球是相似的，因此把地球上的地理地貌名词也照搬到月球上来。月面上的大面积的阴暗区域被称为“海”，较小的阴暗地区叫做“湖”、“湾”或“沼”，较明亮的地区叫做“月陆”。现代地面观测(如望远镜)和月球探测(包括飞船、机器人、宇航员的实际观察和采样)证明，月球表面的面貌并不像我们肉眼看到的那样简单，它表面既有平原(月海)和高原(月陆)，也有山脉、断层、穹隆构造和类似于地表河流一样的沟纹，而地球上不常见的撞击构造，如撞击坑、放射纹等在月球上比比皆是。

　　月海

　　遥望月球时，我们会发现月面上有些黑暗色斑块，这些大面积的阴暗区就叫做月海。月海虽叫做“海”，但徒有虚名，实际上它滴水不含，只不过是较平坦的、比周围低洼的大平原而已。月海是月球表面的主要地理单元，面积约占月面的25%。迄今已知的月海有22个，绝大多数分布在月球的正面，只有东海、莫斯科海和智海位于月球背面，而且面积很小。

　　大多数月海具有圆形封闭的特点，但也有不少圆形月海相互之间是连接着的。孤立的危海是一个例外，它具有六边形的特点。“嫦娥一号”月球探测卫星于2007年11月21日至22日获得的第一个完整的月海图像就是位于东经50度到68度，北纬10度到24度，直径420千米的危海，海面和早期坑内的撞击坑被玄武岩质熔岩覆盖。

　　月海“海面”比月陆要低得多，月球表面最低处在雨海东南部，在那里海底深达6000多米。覆盖月海的不是水，岩石的分析和科学研究表明，月海在31亿年前充满了熔融的岩浆，曾经确实是海，但不是由水构成的海，而是炽热的“岩浆海”。

　　月海实际上是由类似地球玄武岩的岩石组成的。从阿波罗六次登月取样及月球号探测器所带回的岩石中共发现20多种玄武岩的类型。除了结晶的矿物外，月海玄武岩还含有大量的玻璃物质，颜色为绿色、桔黄色、褐色和黑色，但粒度都很小，一般都小于1毫米。这些玻璃物质是月球上火山喷发或陨石撞击产生的，形成年龄通常大于30亿年。

　　月陆

　　月面上明亮的部分是月陆，也叫月球高地，在那里峰峦重迭，山脉横贯。月面上的山脉大多数以地球上山脉的名字命名。虽然月球比地球小得多，但月球表面的最大起伏可达16千米(地球最高处和最低处相差约20千米)。月球山脉主要分布在月球的正面和背面月海的边缘，最大的山脉叫亚平宁山脉，长6400千米，许多山峰高达4千多米；最高的山是位于月球南极附近的莱布尼茨山脉，高达6100米，几乎可与地球上的喜马拉雅山比肩。

　　“嫦娥一号”月球探测卫星于2007年11月21日获取了一幅危海与丰富海东部的月陆图像，高差3000米～4000米。月陆是月球上最古老的单元，形成年龄比地球上最古老的岩石(约38亿年)和月海玄武岩(31亿～39亿年)都要老，达42亿～43亿年。月陆是怎样形成的呢？科学家发现，高地月壳的平均厚度约60千米，平均含氧化铝(Al2O3)达25%，而整个月球本身含Al2O3还不到6%，因此，我们可以计算出高地月壳中的Al2O3约占全月球Al2O3的40%；而月表中的铀(U)、钍(Th)、钾(K)元素比月球内部的含量高出两个数量级；元素铕(Eu)在高地月壳中极为丰富，而在形成月海的玄武岩中却极为匮乏。上述这些事实说明：形成高地的岩浆源区是很大的，甚至达到整个月球体积的熔融。同位素的研究结果也证明，月球早期曾产生过广泛的大规模的熔融、分异和结晶过程。各种证据都表明，在月球历史的早期，月面上必定存在巨大的“岩浆洋”。对于“岩浆洋”的厚度，目前说法不一致，有的学者认为200千米，有的认为800千米，甚至有的认为整个月球为熔融的“岩浆洋”。

　　随着时间的推移，岩浆海逐渐冷却，一些矿物从岩浆中结晶出来。橄榄石首先晶出，相继低钙辉石、斜长石晶出。富钙的斜长石浮在熔融的“岩浆洋”顶部，逐渐冷凝就形成了高地月壳。

　　月坑

　　月球表面另一类最常见的地貌单元要数月坑(一般又称环形山)了。星罗棋布的月坑确实可以说是月球表面最显著的特征，尤其是那些具有放射线影像的月坑更引人注目。大多数月坑是以各国历代著名天文学家或其他学者的名字来命名的，如月球背面的“郭守敬”环形山。“嫦娥一号”探测卫星此次就获取了清晰的“郭守敬”环形山的图像。

　　月球表面，特别是月陆地区，布满了大大小小的月坑，据统计，月面上直径大于1米的月坑总数可达3万亿个，直径大于1千米的圆形构造的总面积约占月球表面积的7%到10%。

　　月坑是如何形成的呢？有两种流行的解释：陨星碰撞和火山爆发。大量的研究数据表明，这两种方式都可形成月坑，但其中80%以上是由撞击作用形成的，不到20%的月坑可能是由月球火山爆发形成的。大的月坑多是小天体碰撞的产物。