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第15章 月球探秘(2)

这两次色彩异常现象都发生在阿利斯塔克环形山区域,而且都是在它开始被阳光照到之后不到两天的时间内。考虑到这些方面,有人认为月面上出现红色斑点的现象可能并不太罕见,只是不知道它们于什么时间、在什么地区出现,而且出现和存在的时间一般都不长,要观测到它们就不那么容易了,需要具备较大和合适的观测仪器,以及丰富的观测经验和技巧,同时认为这类现象可能与太阳及其活动有关。另一种意见则认为,这类变亮和发光现象经常发生,单是在阿利斯塔克环形山区域,有案可查的类似事件至少在300起以上,表明它们是由于月球内部的某种或某些常存原因引起而形成的。

1969年7月,首次载入登月飞行的“阿波罗11号”宇宙飞船,在到达月球附近和环绕月球飞行时,曾经根据预定计划,对月面上最亮的这片阿利斯塔克环形山地区进行了观测。这座著名环形山的直径约37公里,山壁陡峭而结构复杂,底部粗糙而崎岖。飞船指令长阿姆斯特朗是从环形山的北面进行俯视的,他向地面指挥中心报告说:“环形山附近某个地方显然比其周围地区要明亮得多,那里像是存在着某种荧光那样的东西。”遗憾的是,宇航员们没有对所观测到的现象作进一步的解释。

红色发光现象

就在洛韦尔天文台的两位科学家发现阿利斯塔克环形山附近的红斑时,英国的两位科学家注意到了另一个著名的环形山——开普勒环形山也存在类似现象。开普勒环形山在阿利斯塔克环形山东南方向,直径约35公里,是带有辐射纹的少数环形山之一。1963年11月1日,英国曼彻斯特大学的两位研究人员,在拍摄开普勒环形山及其附近地区的照片时,注意到就在这片地区内,在两小时内两次出现了红色发光现象,发光面积大得使他们惊讶,每次都超过了10000平方公里。

他们从三个方面对这次有色现象提出了自己的见解。首先,他们指出持续时间不长而面积那么大的发光现象,不可能由某种月球内部原因造成,而应该认为是起因于太阳。其次,他们认为,由于月球不存在大气,月面受到紫外线、X射线、伽马射线等全部太阳辐射的猛烈袭击,这时,月面的某些地方有可能被激发而发光,面积也可能比较大。再次,他们明确提出,开普勒环形山这两次发光现象的根源在于太阳面上出现了耀斑。11月1日那天,太阳上出现了两次规模不是很大的小耀斑,它们的时间间隔与开普勒环形山的两次红色发光现象的时间间隔基本一致。

两位英国科学家的观点比较新颖,但他们没有得到广泛的支持。如果他们把月面辉光现象与太阳耀斑联系在一起的解释是正确的话,那么,月球发光现象也该有周期性,而且在太阳活动极大、耀斑出现较多的那些年份里,红斑现象也应该出现得更多、更频繁。观测表明,这样的事从来没有发生过。

亮点位于月球明暗界线附近

1985年5月23日,希腊的一位学者正在调试自己口径为11厘米的折射望远镜。当时月球的月龄为4,也就是从月朔算起,大体上只过了4天的时间。在连续拍摄的7张月球照片中,有1张吸引了大家的注意,照片上出现了一个事先没有预料到的清晰的亮点。经过核查,亮点位于月球明暗界线附近的普洛克鲁斯C环形山地区。

对此,希腊学者提出了一个大胆的假设。他认为:由于月面没有大气,被太阳照亮的月面部分的温度,与没有太阳照亮部分的温度相差悬殊。当太阳从月面上某个地区日出时也就是从那些正好处在明暗界线附近的地区日出时,一下子从黑夜变为白天的那部分月面温度迅速升高,从零下100多摄氏度升到100多摄氏度。强烈而迅速的温度变化使得月球岩石胀裂开来,被封闭在岩石下面的气体突然冲到月面,迅速膨胀,产生了明亮而短暂的发光现象。

最近,美国的一位通讯工程师也提出了类似的看法。他曾检测过一些从月球上采集回来的月球岩石标本,发现岩石中含有像氦和氩之类的挥发性气体。他认为,月岩热破裂时释放出来的电子能,完全有可能把挥发性气体点燃,引起短暂的闪光现象。他还表示,他的设想并非毫无根据。据说,月球岩石在地面实验室里进行人工断裂时,确实曾放出过小火花。

过去也确实多次有人在月球明暗界线附近,发现过这类短暂的发光现象。但是,在得不到阳光的月球阴暗部分,也曾观测到过这种闪闪发光现象。

这又该如何解释呢?

短暂的现象

早在1787年,英国著名天文学家赫歇耳就曾观察到过月球表面的红色辉光。最近这些年来,月球上的辉光、雾气、彩斑现象似乎有所增加,这也许与观测手段的发展有关。这些被称为“月球短暂现象”的变幻现象,日益引起各国天文学家的关注。

到目前为止,已经记录到的“月球短暂现象”数以千计,也许其中的一部分是由于大气干扰等原因造成的错觉或幻觉,但短暂现象的是否存在定不了的。

这类短暂现象的范围一般都不大,方圆一二十公里,平均持续时间一二十分钟到半个来小时,而且多数都发生在地质年龄比较轻的那些环形山附近,譬如阿利斯塔克、阿尔芬斯等环形山,以及月面洼地的边缘地区。应该相信这绝不是偶然的。

至于这些短暂现象的原因是什么,一直是众说纷纭,似乎是证据充分、很有说服力的火山喷发和火山活动学说,也没能得到多数人承认。其中很致命的一点是:不论是地面观测还是宇航员亲临月球的考察,都没能找到新喷射出来的熔岩痕迹,也没有看到月面局部面貌有所改变。前面提到的其他论点,以及认为是地球的潮汐作用触发月震、月震转而又使密封在月岩下面的气体冲向月面等观点,那就更不完善了。

有人把月球短暂现象称做“变幻无常的月球现象”,说它“变幻无常”,反映了我们对它的来龙去脉还不清楚,但事实真相总会有大白的一天,尤其是发生在离我们这么近的月球上的现象。

月体肿瘤

在人类对月球的一系列发现中,有这么一种奇怪的现象:月球体内存在着不寻常的物质瘤,而且不止一个。月球也会生病吗?月球怎么会长瘤子呢?

这是什么类型的瘤子?就像医生通过仪器给人体检,发现病人体内有变异的肿块一样,科学家们已经确诊,月球体内有“肿瘤”。

月球体内的质量瘤不是科学家用什么仪器给月球体检发现的,而是根据月球对绕它运动的人造天体的引力变化推测出来的。1966年8月至1967年8月,美国为人类登月积极做准备,先后共发射5个“月球轨道环行器”飞船。

它们航行到月球后,成为环绕月球运动的人造月球卫星,实现对月球近距离全面考察。

“环行器”飞船在环绕月球运动的过程中,有时发生莫名其妙的抖动和倾斜。这种令人担忧的不正常运动,引起宇航员的充分注意。他们偶尔地发现,每当“环行器”飞船接近月面的环形月海时,便产生抖动和倾斜。飞船与月面最近时有40多公里,难道这种奇怪的抖动真与月海有什么关系吗?月海表面非常平坦,它上面能有什么奇异的物质呢?这或许是什么巧合?科学家们经过严密的思考和多次验证,判定这和环形月海下面的物质有关系,更进一步说,和环形月海的形成有密切关系。

科学家们肯定了这种对应关系以后,进一步思考的是:月海是怎样形成的呢?月海下面有什么奇特的物质吗?到底是什么力量引起飞船抖动呢?是什么波的干扰,还是什么光的作用?看来都不可能。最大的可能就是引力增强这个因素。接下来要继续思考的问题是:为什么这些月海产生引力增强呢?

很自然,月海下面应有高密度的异常物体。这种物体在月球体内就像“肿块”一样。因此,科学家们给这种物质起了一个形象化的名字,叫月球质量瘤。

也有人称之为重力瘤或聚积物。

深藏在月球体内数十亿年的异物,没有逃出科学家们的慧眼。这项意外发现,对研究月球内部结构,探索月表结构的演化,特别是判别环形月海的形成都有直接帮助。对研究早期的太空环境,特别是地—月系空间环境更有重要意义。

绕月飞行

1968年,美国加利福尼亚理工大学喷气推进实验室的科学家谬拉,根据约9000个经“环行器”飞船测过速度的点,绘制出一幅月球重力场不平衡图。

通过研究,在月球正面发现6个环形月海下面存在质量瘤。1969年,又在其他月海下发现7个质量瘤。这些月海是:雨海、澄海、危海、酒海、湿海、史密斯海、洪堡德海、东海、中央湾和暑湾等。

月球质量瘤不仅影响着“环行器”飞船绕月飞行,同样也影响其他环绕月球飞行的人造月球卫星的运行。只有对这种月球质量瘤有比较确切的了解,才能准确决定环绕月球的“停靠”轨道,使登月舱顺利进入椭圆着陆轨道。“阿波罗10号”飞船环绕月球飞行的主要任务之一,就是测出月球重力变换的状况。为此,它绕月飞行了31圈,共61小时36分。

现已查明,月球在一些方面表现为不对称性。其中向着地球的一面发现了11个质量瘤,背着地球的那面仅有2个质量瘤。为什么会形成这种格局呢?

现在还不清楚。

“阿波罗15号”飞船的指令舱装有激光测高仪。它测出月球的中心与它的几何中心并不重合,质量中心朝向地球一边约2公里。还精确测出月面的高度,结果表明,月海比月陆平坦得多,也低得多,如史密斯海比相邻高地低约4公里。

对月球质量瘤的探测和研究,为月质学、月球飞行学、月球演化学和月球测量学提供了重要的信息。

月海盆地

要想揭开月球质量瘤之谜,就不得不了解月海是如何形成的。像认识地球表面结构特征一样,月面主要分两大构造单元,即月海和月陆。

月海的主要特征为:月球表面共有22个月海,向着地球的月球正面有19个,背面有3个。月球正面的月海面积约占半球面积的50%,背面的月海面积只占那半个球面的2.5%。大多数月海呈闭合的环形结构,周围被山脉包围着,山与海的形成有密切关系,月球质量瘤就与这类月海相对应。正面的月海多数是互相沟通的,形成一个以雨海为中心的更大的环形结构。背面的月海少,而且小,同时,都是独立存在,没有互通的。月背中央附近没有月海。月背有一些直径在500公里左右的圆形凹地,称为类月海。正面没有类月海。月海主要由玄武岩填充。根据月海的这些特征,科学家们可进一步考查月海是如何形成的。

早在19世纪末,美国地质学家吉尔伯特就注意到月海的特征。他首先提出雨海的形成问题。他认为雨海是典型的环形月海。它是由外来的巨大陨石撞击在月面上,将月球内部岩浆诱出,大量岩浆漫布月面,而破碎的陨石物质及月面物质被抛向四周,形成环形月海。这就是吉尔伯特提出的“雨海事件”。据计算,这次事件的“肇事”陨石直径约20公里,它以每秒2.5公里的速度撞击月面。对月球考察的许多事实支持了吉尔伯特的观点,这也就是月海形成的外因论。美国“阿波罗14号”载入飞船的着陆点,就选在雨海事件的喷射堆积物——弗拉·摩洛地区上。从这里采集的岩石样品几乎都有遭受过冲击和热效应的明显特点。

雨海的面积约88.7万平方公里,比我国青海省稍大一点。在22个月海中,雨海面积仅次于风暴洋,居第二位。它和风暴洋、澄海、静海、云海、酒海和知海构成月海带。从地形的角度看,它是封闭的圆环形,四周群山环抱,属典型的盆地构造。从地势的角度看,雨海地区非常复杂,极为壮观。

它囊括了月面构造的诸多方面。因此,雨海区域很早就引起了天文学家们的兴趣。

从月海形成的外因论看,月面学家又找到一个最有说服力的典型冲击盆地,它就是享有盛名的东海盆地。东海盆地主要在月球背面,直径约1000公里。它的中央区是东海,东海直径约250公里。人造月球卫星拍下了清晰的东海和东海盆地的照片,充分显示出东海外围有三层山脉包围,形成巨大的环形构造区。

与此同时,也有些科学家认为,环形月海是月球自身演化的产物。他们根据月海玄武岩年龄鉴定,推知月海玄武岩有5次喷发,大致时间是在距今39亿年前至31亿年前之间。月海形成的先后次序为:酒海—澄海—湿海—危海—雨海—东海。

然而,上述提到的只是假说,还没有形成定论。月海到底是如何形成的呢?还有待进一步研究。

月球质量瘤是如何形成的呢?目前的看法也分内因说和外因说两个体系。内因说认为,外来的陨石对月面轰击,诱发月球内部密度较大的熔岩流出。我们已经知道,月海是由比重为每立方认厘米重3.2~3.4克的玄武岩组成。相比之下,月面高地主要由富含长石的岩石组成,它们的比重小于每立方厘米2.9~3.1克。可见,填充月海的熔岩远比月面高地的岩石密度大。月球正面环形月海又多,从而显现出质量瘤与月海共生的局面。那么,为什么非环形月海没有与质量瘤共生的对应关系呢?持内因论的月质学家指出,这是因为环形月海流出的填充熔岩比非环形月海填充的熔岩厚很多。两者只有数量上的不同,没有本质上的区别。

主张外因论的月质学家则认为,环形月海都是由外来的陨石撞击月面形成的。这些小天体的密度比初始的月壳密度要大,因此砸入月面形成体内“肿瘤”。也就是说,质量瘤是外来天体的残余与月岩的混合物。诚然,这些依然只是假说,月球质量瘤还是一个未解之谜。

月球在运动

月球每天东升西落的周日视运动是地球自转的反映。月球本身还在恒星间自西向东运动,这种运动是月球围绕地球公转的反映。如果在几小时内连续观察月球相对于某一亮星的相对位置,就会觉察出月球不断地向东移动:

每小时大约移动半度,每天移动13°。经过27.3217天,即27日7时43分12秒,完成一次周期运动。

由于太阳的引力作用,月球的轨道不断在变化,白道和黄道的交点不断地沿黄道向西(和月球公转方向相反)移动,每年约19°4′。经过18.6年,交点沿黄道运行一周,所以月球每次公转都沿着新的途径。此外,月球轨道的偏心率、月球轨道拱线也在变化。月球在轨道上各点还有大小不同的加速度和减速度。所以,月球的运动是非常复杂的。

位相变化

月球的不同形状叫作月球的位相。月球位相的变化是由于月球本身不发光。靠反射太阳光和月球围绕地球公转造成的。月球绕地球公转时,它和地球、太阳的相对位置时刻在变化,月球被太阳光照亮的半面以不同的角度对着地球。从地球上看去,月球的形状就发生了圆缺变化。