关于月球

资料来源 中国科学院

【月球背面月壤蕴藏着地磁发电机35亿年演化信息】

地磁场由地核“发电机”产生，其起源时间可追溯至30多亿年前，甚至可能到42亿年前，应不晚于生命起源。

地磁场不仅对生物圈有直接的影响，而且对与之耦合的大气层、水圈等圈层的物质和演化有重要的控制作用。

由于磁场可以改变带电粒子运动路径，地磁场对生物圈的保护作用可分为两种：一是阻碍来自太阳和银河系的高能带电粒子的撞击，（曾在20世纪六七十年代得到广泛深入的研究，一度普遍认为地磁倒转是诱发生物大灭绝的主要原因。八十年代初提出小行星撞击假说）二是削弱高层大气带电粒子的逃逸。（火星研究揭示了其发电机停止所造成的大气逃逸增加可能是其海洋干涸的重要原因）

目前，对地磁发电机演化的研究正严重受制于古地磁数据的时间和空间分布。3—10亿年前之间古强度数据极为稀缺，使得地磁发电机行为在这长达7亿年的时间成为一个未解之谜。但是，地球生命演化史上一个最深刻的突变——寒武纪生命大爆发——恰好就发生在这个时间段的中间。

月球背面月壤可能记录了地磁场演化的信息，最早可记录至35亿年前，此时月球磁场强度已经显著衰减

半个多世纪的地球与行星空间探索表明，水星、地球、木星、土星等具有偶极磁场的行星，在时速超过150万公里的高速太阳风的冲击下，其磁场会产生一种名为“Dungey Cycle”的等离子体对流现象，把绝大部分试图逃逸的大气离子重新送回行星，从而达到削弱逃逸的效果。金星和火星因发电机在演化早期就已停止，不具有这种现象。

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【“玉兔”扫描月背地下四十米】

中国“玉兔二号”月球车搭载的测月雷达首次揭示了月球背面着陆区域地下40米深度内的地质分层结构，发现这层结构主要由掺杂着不同大小石块的多孔颗粒物质组成。

第一单元为月表到地下12米的细粒月壤，内嵌有少量石块，这一层形成于多个撞击坑互叠的溅射物之上，这些溅射物可能来自周边的芬森和冯·卡门撞击坑等；

第二单元为地下12米到24米的溅射物沉积层，其内部存在大量石块，甚至形成了碎石层和碎石堆，说明溅射物的沉积不仅仅是地毯式的铺散，也会伴随着物质之间的剪切、混合、挖掘以及二次撞击坑结构扰动等复杂的地质过程；

第三单元为地下24米到40米，雷达回波明暗交替变化，是不同时期、更古老的溅射物的沉积和风化产物。

深度40米以下雷达信号微弱，无法推断其物质特性。

月背地下3个地层单元的结构示意图。国家天文台供图

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“探测到月幔物质出露的初步证据”由中国科学院国家天文台李春来研究组与合作者基于嫦娥四号任务月球车探测数据研究完成，项目意义在于揭示月幔的物质组成，为月球早期岩浆洋研究提供新的约束条件，加深对月球内部形成及演化的认识。

有关月球早期演化的理论认为，月壳是由岩浆洋中较轻的斜长石组分上浮结晶形成，而如橄榄石、辉石等较重的矿物则下沉形成月幔。熔融的岩浆洋，较轻的富钙的斜长石组分上浮形成月壳，而诸如橄榄石、低钙辉石等较重的铁镁质矿物结晶下沉形成月幔。然而，从阿波罗(Apollo)和月神(Luna)探测任务返回的月球样品中没有发现与月幔准确物质组成有关的直接证据，关于月幔物质组成的推论至今没有被很好地证实。

位于月球背面的南极-艾特肯盆地(SPA)直径约为2500公里，是月球表面最古老、最大的撞击构造，最有可能撞穿月壳，保留了原始月球的岩石，具有非常高的科研价值。虽然SPA区域的铁镁质矿物含量偏高，但并没有橄榄石广泛出露的证据。

　2019年5月，这一推论终于被中国科学家证实。当日凌晨，国际学术期刊《自然》在线发布了一项重要成果：中国科学院国家天文台李春来研究组与合作者在利用“玉兔二号”月球车上搭载的可见—近红外成像光谱仪的光谱初始观测结果推断出，月球表面存在的低钙辉石和橄榄石矿物可能起源于月球地幔。这也是人类首份月球背面幔源物质的初步证据。

嫦娥四号着陆的南极—艾特肯盆地是月球已知最深的盆地，形成于40亿年以前，那时候月壳应该是很薄的。

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月背，屏蔽了来自地球的各种无线电干扰信号，可以监测到地面和地球附近的太空中无法分辨的电磁信号，为研究恒星起源和星云演化提供重要资料。所以天文学家一直希望利用这片寂静去监听来自宇宙深处的微弱信号，但长久以来，从未有航天器登陆过月球背面。