那些曾经的“月球之谜”，如今都解开了吗？

以下文章来源于我是科学家iScientist ，作者haibaraemily

月亮上是不是住了神仙？

为什么月球始终只有一面朝向地球？

月亮上有没有外星人基地？

月亮的背面是什么？

月亮的阴晴圆缺是怎么回事？

月食是什么情况？

……

千百年来，居住在地球上的人们，可能在每个“举头望明月”的夜晚，都会有类似的疑惑。

举头望月的夜晚，你在想什么呢？图片来源：图虫创意

开心的是，以上这些问题已经全部被解决了。

物理和天文知识的提升解决了其中一部分谜题，探测器时代的到来解决了剩下的谜题。

如今的我们已经确定：月球既没有住着神仙，也没有外星基地，它的背面和正面一样，都是遍布陨石坑的“不毛之地”。

所以，我们已经充分了解月亮了吗？事实恰恰相反，我们是解决了许多谜团，但又有了无数新的谜团。

趁着中秋节，蒙酱挑选出6条“月球谜题之最”分享给大家——它们之中有些已经基本被解决，有些已经有了很多进展，有些还需要决定性证据。

月球是怎么形成的？

关于月球的起源，人们提出过几种重要的假说——

地月同源说：地球和月球都是在原行星盘中直接形成的；

捕获说：月球是地球引力捕获的；

分异说：月球是地球早期自转过快由于离心作用“甩”出去的；

……

这些假说各有优点，但也有很多难以自圆其说的疑点。

如今，最受青睐的一种是大撞击假说：45亿年前的一天，一颗火星大小的天体从天而降，倾斜撞向了尚未完全长成的“雏形”地球。剧烈的撞击迅速粉碎和融化了这个火星大小的天体，也把地球的一部分物质撞了出来。这些碎屑物质散落在地球四周，又通过引力和碰撞重新聚集起来，最终形成了如今的月球。

大撞击假说的假想图。图片来源：museumvictoria.com.au

但大撞击假说是完美的吗？也并不是。为了弥补大撞击假说的一些问题，之后的科学家们也前赴后继打很多“补丁”。至于之前的其他假说是否一定不可能，也还没有百分百的定论。（点击链接了解更多内容：地球上的水形成于什么时候？月亮告诉你答案。）

 月球环形山是怎么形成的？

这个争议了一百多年的问题，或许是我们最确信答案的一个了。

陨石坑密布的月球表面。图片来源：NASA

曾经，很多科学家们认为月球上的环形山主要是火山喷发引起的……毕竟，那些坑这么圆，附近也没见到陨石什么的，更重要的是，如果坑坑洼洼的月球是撞出来的，那么咱们地球怎么几乎没有？

但后来，科学家们慢慢发现，火山不可能形成那么巨大的坑，不会有辐射状的溅射物堆积痕迹，更重要的是，在目睹了舒梅克-列维9号彗星撞击木星的例子后，大家终于相信小天体的撞击有如此强大的破坏力。

哈勃望远镜于1994年5月17日拍摄的舒梅克-列维9号彗星的碎片，最大的一颗直径约有2千米。两个月后，这些碎片依次撞向木星。图片来源：Hubblesite

彗木撞击在当时的木星表面留下的“疤痕”（红色箭头处）。图片来源：NASA 

阿波罗号带回的环形山附近的岩石样本中，明显有冲击和熔融的痕迹，这是只有撞击才会有的。

如今的我们，已经完全确信月球上绝大多数环形山都是陨石撞击形成的，地球上也是，太阳系中其他固态天体上也是。

不过，依然有少部分月球环形山是火山或者其他不明原因造成的，比如希吉努斯环形山和艾娜月坑。对于具体某些月球环形山的成因，有些还在争议中。（相关推荐：芬兰新发现了一个陨石坑！在地球上找个坑怎么就这么难？ ）

希吉努斯环形山是一个破火山口，而艾娜月坑的成因至今还在争议中。图片来源：NASA

熔炉：月球有过岩浆海洋吗？

如果大撞击假说是真的，那么撞击产生的巨大能量可能会让早期的月球岩石完全处于熔融状态，也就是说，早期的月球可能被全球性的岩浆海洋所覆盖。之后，随着岩浆海洋的慢慢冷却，固态的岩石才慢慢形成。

月球是否有过岩浆海洋的时期，这个时期到底是什么样的？这个问题关系到月壳和月幔是什么时候又是如何形成的，也关系到月球表面的化学成分为什么会是如今这样的分布。

我们在月球的岩石中找到过一些线索，但这些都不是决定性的证据，相关研究也在继续进行。

月球岩浆海洋时期的假想图。图片来源：NASA/SVS/GSFC

暴击：月球经历过“晚期大撞击”吗？

1969-1972年，阿波罗11、12、14、15、16、17号成功实现了载人登月，并在月球表面完成了一系列直到今天都无法超越的月球实地探测。阿波罗任务带回的岩石样品让我们可以通过同位素定年来测量月球不同区域的形成年龄。

从不同岩石样品的年龄中，人们发现月球在约38.5亿年前似乎经历了一波突然而剧烈的小天体撞击。很显然，如果真的有过这样的事件，那不可能只有月球经历了——内太阳系所有的大型岩质天体应当都不能幸免，这就是晚期大撞击（LHB）假说。

（左）阿波罗号和月球号样品显示的几个着陆区的绝对年龄，来源：参考文献[1]；阿波罗样品的定年结果显示月球乃至整个内太阳系在约38.5亿年前可能经历过一波突然而剧烈的小天体撞击。图片来源：参考文献[2]

但岩石样本真的足够可靠吗？毕竟我们手头的样本那么有限。晚期大撞击真的发生过吗？或者即使真的发生过，又真的是一次短暂的骤发事件吗？直到近年科学家们还在对此争议不休。

月球正背面“迷之反差”？

1959年10月6日，苏联的月球3号传回了第一张月球背面的影像，这是人类第一次看到月球背面长什么样子。

不同于正面的大量暗色月海，月球背面几乎全是明亮的高地，这些高地上的陨石坑密度也比正面的月海高得多。而且，我们已经知道，这些暗色月海其实都是撞出来的大型盆地被暗色的熔岩充填的结果，但背面就没有这么多这么大的撞击盆地——所以同样都是被小天体随机撞的，怎么正面和背面差别这么大呢？

 LRO全月拼接影像。图片来源：NASA

有人认为，因为正面的月壳比较薄，所以暗色的岩浆更容易涌出；也有人认为，因为正面有更多的放射性岩石富集，所以温度更高，同样的撞击可以让最后形成的盆地更大…

但这些都没有解决月球正背面差异的本质，比如为什么正面的月壳更薄，为什么放射性岩石更多地富集在正面？至今我们也还不知道。

月球上到底有没有水？

几十年前的人们，认为月球上是没有水的。毕竟如今的月球表面，几乎不可能有液态水存在，因为月球没有大气层和磁场的保护，重力又小，日间温度又高，水蒸气会不断背阳光分解然后散逸。

但其他形式的水还是有存在的可能性的。比如矿物中结合的水或者羟基（-OH），比如极区的永久阴影区里可能有水冰，这些已经逐渐被许多探测器数据所证实。可以说，一步一步探测到月球上的水，这是人类月球探测的一大辉煌成就。

月船1号M3数据探测到的极区水冰（蓝色部分）。图片来源：NASA

但关于月球之水也还有许许多多疑团：比如这些水的分布、含量和纯度是怎么样的？地下深处还有水吗？这些水是怎么来的？这些水和月球的地质和气候历史又有着什么样的关系？

这些都需要进行大量的探测和更进一步的研究。（点击链接，了解更多内容：实锤了，我们的月球真的是颗“水冰月”！）

直到今天，我们也不能说已经完全了解了月球，这个离地球最近的邻居仿佛永远都裹着一层层的“神秘面纱”——了解到的越多，不懂的也越多。

还有无数的谜题，等待科学家们去发现和解答。

/ 首发：「我是科学家iScientist］（IamaScientist）

参考文献

[1] Stöffler, D.,Ryder, G., Ivanov, B. A., Artemieva, N. A., Cintala, M. J., & Grieve, R. A.(2006). Cratering history and lunar chronology. Reviews in Mineralogy andGeochemistry, 60(1), 519-596.

[2] Koeberl, C. (2003). The Late Heavy Bombardmentin the Inner Solar System: Is there any Connection to Kuiper Belt Objects?Earth, Moon, and Planets, 92(1-4), 79-87.