月球的表面是什么物质构成的

已知存在于月球表面的元素包括氧(O)、硅(Si)、铁(Fe)、镁(Mg)、钙(Ca)、铝(Al)、锰(Mn)和钛(Ti)。其中最丰富的是氧、铁和硅。氧含量估计为45%(按重量计)。碳(C)和氮(N)似乎仅存在于来自太阳风沉积的痕量。

 

 

这一问题要涉及到月球地质学,月球的地质研究是基于地球上的望远镜观测数据、轨道航天器的测量数据、月球样品和地球物理数据的综合研究。在1969-1972年阿波罗载人计划着陆期间,有六个地点被直接采样,并且有380.96公斤(839.9磅)的月球岩石和月球土壤带回了地球。月球是唯一一个具有已知地质背景的天体。虽然月球上的陨石坑是未知的,但在地球上已经发现了少量的月球陨石。月球表面的很大一部分尚未被探测,许多地质问题仍未得到解答。

 

月球表面的组成元素

月球表面上已知的元素包括氧(O)、硅(Si)、铁(Fe)、镁(Mg)、钙(Ca)、铝(Al)、锰(Mn)和钛(Ti)。其中更丰富的是氧、铁和硅。氧含量估计为45%(按重量计)。碳(C)和氮(N)似乎仅存在于来自太阳风沉积的痕量。

来自月球探勘者的中子能谱数据表明氢的存在集中在两极。

 

月球表面各元素相对含量(按重量的%)

 

月球表面的月海成分与高地成分

从美国阿拉巴马州麦迪逊拍摄的满月照片10-22-2010

 

我们从地球上可以用肉眼清晰的看见月球上部分偏黑色的地方,这些地方相对其它地方而言是没有特征的月球平原,被称为月海(拉丁文意为“海洋”),因为那里曾经被认为是水域。现在则被认为是古代玄武岩熔岩的巨大凝固池。虽然与地球上的玄武岩相似,但月球上的玄武岩具有更多的铁,没有任何的矿物质被水侵蚀过。熔岩喷发或流入撞击盆地而形成的洼地,这形成了月海。现在已经在月球正面的月海中发现了几个拥有盾状火山和火山穹顶的地质分区,这些是熔岩浆凝结形成月海的证据。

月球上大部分的月海玄武岩是在30-35亿年前的寒武纪时期喷发的,但是一些辐射定年的样品已经有42亿年的历史了。直到最近,由火山口计数的最年轻的火山爆发似乎只有12亿年前。

颜色较浅较亮的地区被称为月面高地,或一般的“高地”,因为它们比大多数月海都要高。从辐射测量数据上看,它们形成于44亿年前,这意味着这些高地可能是在月球岩浆海形成时由斜长岩堆积所产生的。

在月球顶部覆盖的是一个高度粉碎(破碎成更小的颗粒)和冲击花纹表面层,称为风化层,由冲击过程形成。更精细的风化层,如二氧化硅玻璃的月球土壤,具有类似雪的质地和类似废火药的气味。旧表面的风化层通常比较年轻的表面厚,其表面厚度为:在高原地区为10-20公里(6.2-12.4英里),在月海为3-5公里(1.9-3.1英里)。在细致的粉碎风化层下面是“粗风化层(megaregolith)”,厚达几千公里高度碎裂的基岩。

 

月球环形山

 

 

月球表面是否有水的存在

 

月球表面不能保存液态水。当暴露于太阳辐射时,水通过称为光解离的过程迅速分解并且损失到太空。然而,自20世纪60年代以来,科学家们假设水冰可能通过撞击彗星沉积,或者可能是由富氧月球岩石和太阳风中的氢气反应产生的,留下痕迹的水可能会持续存在于寒冷的永久阴影中。留下痕迹的水,这些痕迹可能会持续存在于月球任一极上的寒冷,永久阴影笼罩的陨石坑中。

计算机模拟表明,月球上表面永久阴影的地区高达14000 平方千米(5400平方米)。月球上存在可用的水量是建设一个月球居住区具有成本效益的计划的重要因素,因为从地球运水的替代方案将非常昂贵。

值得一提的是,近年来,月球表面已经发现了水的特征。在1994年,位于克莱芒蒂娜航天器上的双基地雷达实验表明,靠近地表附近存在着少量的、冻结的水域。然而,后来使用地球上的阿雷西波雷达观测表明,这些发现可能由新撞击坑中的岩石被撞击后,从岩石喷出的。1998年,月球探测器上的中子能谱仪显示,在极地附近的风化层中近一米深处存在高浓度的氢。在阿波罗15号带回地球的火山熔岩珠中,发现其内部含有少量的水。

2018年8月,月球矿物学绘图仪(M3)的分析首次揭示了月球表面存在水冰的“确凿证据”。这些数据显示了水冰的独特反射特征,而不是灰尘和其他反射物质。北极和南极都发现了冰沉积物,在南极更为丰富,那里的水被困在永久阴影下的陨石坑和裂缝中,因此它们可以像冰一样在地面上保持,因为它们不受太阳光的影响。

月球北极

 

月球南极

 

 

参考资料

1.WJ百科-英文版(moon)

2.所有数据参数引用至NASA-Planetary Fact Sheets

 

文章作者:零度星系(天文在线)

审核人员:北极光

最终审核:零度星系

编辑用时:2018年09月23日-2018年09月23日

审核用时:一个小时

最后更新2018年12月7日星期五

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全文排版:天文在线(零度星系)

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