地球的月亮似乎对于大家来说已经是一个常数,它夜复一夜地升起,如果观察者的视野不受天气或地理的影响那么几乎不大可能会在夜晚错过它的身影。所以当月亮曾经在1100年从天空消失的时候人们会感到非常担忧。
观察人员记录下了月球离奇消失的过程,而最近,科学家们可能刚刚弄清楚当时究竟发生了什么。
日前在发表在《Scientific Reports》上的一项新研究中,研究人员对月球消失的原因给出了一个有趣的解释,他们认为地球上的火山是罪魁祸首。
据了解,盎格鲁-撒克逊《彼得伯勒编年史》中有一篇对这一事件进行了描述。据其披露,在月亮消失然后又重新出现期间,遥远的星星却仍非常明亮。这确实是一个奇怪的现象,但研究人员现在能将这个奇特的现象跟火山活动的增加联系起来,后者则有冰核样本和树木年轮数据的支持。
研究小组指出,在1108年到1113年之间的火山物质沉积物在冰样本中被发现,这表明“被遗忘的”火山活动可能解释了月球的突然消失。火山喷发射向天空的物质可以在空中停留数年,产生所谓的平流层气溶胶层,它由微小的粒子组成,在让明亮的星光穿透月球的同时遮蔽了月球暗淡的光芒。
另外,这项研究还参考了古代关于农作物歉收和恶劣天气的记录,这也可能是由于大气中的火山灰和大面积的火山碎屑沉降造成。
目前还不清楚到底是什么火山爆发的,但研究小组一个主要怀疑对象是位于今天日本中部的浅间山可能是罪魁祸首之一。当然也有可能在多个地点有多次未记录在案的火山喷发,但关于这个具体细节目前还没有定论。
月球从何而来?中国科学院国家天文台研究员、嫦娥四号月球低频射电探测仪中方首席专家平劲松表示,目前关于月球起源主要有4种假说,即分裂说、同源说、俘获说和大撞击起源说。“这4个假说在地月成分与自转速度的差异、氧及其他同位素组成的相似性等方面,仍存在许多难以自圆其说的缺点。”他表示。
其中,大撞击起源假说面对的质疑相对较少。这是因为,20世纪60年代,美国阿波罗计划和苏联月球计划带回来的月球岩石中,所含的氧同位素组成比例与地球地幔几乎完全一样。并且,科学家发现月球岩石样品几乎不含挥发性元素和轻元素。研究人员认为,这是因为撞击产生的极端高温将这些元素气化导致它们逃逸。“然而,两个完全分异的固体行星碰撞并重新汇聚的现象,无法解释月球表面或样品中为何存在显著未分异且存在了53亿年的古老岩石。”平劲松表示,没有一个假说是完整的。
另一个吸引人的谜团则关乎月球磁场。对月球岩石的分析证明,月球曾有强大的磁场。根据此前判断,月球内部存在铁镍或硫化铁镍核心,早期演化产生发电机机制进而形成整体磁场。
有研究者认为,月球的首次发电机效应可能在40亿年前产生了强大的磁场。过去数十年的探测发现,当今月球整个月面的平均磁场强度小于0.2微特斯拉,表明目前的月球要么不存在全球分布的磁场,要么仅存在一个极端微弱的全球磁场。还有研究者认为,大约10亿年前,月球内部发动机——月核结晶停止工作,导致月球磁场逐渐消失,迅速下降至0.1微特斯拉。所以,月球的磁场究竟在何时因何故诞生?为什么现在几乎消失了?这些依然是未解之谜。
月球正在远离地球吗?这是月球令人费解的又一谜团。月球与地球的平均距离约38万公里,据观测,月球正以每年约3.8厘米的速度远离地球。自1970年以来,地月平均距离增长了约1.9米。
对此,有一种解释说,月球绕地球转动的角速度比地球自转角速度慢,加上太阳引力作用,地球和月球上就存在引力分布不均衡和时间变化,进而引发固体潮汐现象,导致地球自转速度减慢和月球公转速度加快。另外,地月系统的能量和角动量守恒,导致地球自转速度减小的角动量和能力转移到月球,其中月球公转增加的一部分动能转化为势能,使月球逐渐远离地球。
揭秘还需提升探测技术
如何破解上述谜团?
平劲松认为,从探测技术上看,需要在月面,特别是月球的极区设置新类型长期工作的月震仪、地月之间的激光和微波测距设备、深入到月面之下可穿透月壤层的热流计、高灵敏度磁强计等。
“类似对地球的监测,上述设备应在月面多处布设组成网络,进行整体监测;同时,还需具备高/低轨道卫星—卫星链路的高精度重力、磁场立体观测能力。”平劲松表示,使用这些新技术手段能获得包括月震、月球全球的长波长重力和磁场,以及月球轨道运动和转动变化的高精度测量,从而为现有理论、假说提供修正或重建的依据。
平劲松表示,部署上述观测技术有助于获得月球深部分层结构的详细信息,比如月核铁镍含量,内核是否存在、大小如何、是否是完全晶体固体状态,外核以及外核与月幔边界带耦合状态如何,内部热能及其来源,全球磁场背景状态。然后再基于这些信息推测月球内核结晶化年代和磁场消失情况,基于内核物质状态、总量推测月球形成机理,以及精细把握月球远离地球的状况和产生机理。
“揭开月球起源之谜,对研究和揭示系外行星系统的双行星、特别是宜居带双固体行星的形成演化,有重要借鉴意义;解释月球磁场消失之谜,有助于理解全球磁场消失的其他类地行星的演化,不排除太阳系固体行星磁场快速消失的普遍现象是行星演化的常态,而地球是个极端特例。另外,寻找系外宜居行星很可能需要增加固有磁场这个强约束。”平劲松强调。
从目前来看,月球远离地球的速度非常慢,不会对地月系统演化和人类社会存在带来显著负面影响。不过,精确测量和把握月球的远离速度,可以用于人类社会活动的高精度测量参考,甚至为超低频率空间引力波探测提供支持。
月球是地球唯一一颗天然卫星,人们对于月球有太多的好奇。科学家研究发现,月球形成于45亿年前,但是有一颗巨大的小行星撞击地球,把地球撞掉一大块,这一大块后来逐渐就形成了月球。月球有许多惊人的真相,你知道吗?
NO.1,月球在太阳系卫星中排第五位。
在我们的太阳系中,天然卫星数量超过了150颗,仅木星就有79颗卫星。太阳系最大的天然卫星是木卫三,月球的体积排第五位,但是月球是体积质量比最高的卫星。
NO.2,人类想定居月球十分困难。
一直以来,人类就幻想着在月球上生活,但月球的温差超过了300摄氏度,表面布满厚厚的尘埃,人类想要在月球永久定居,并不比在火星上简单。
NO.3,月球上的尘埃有害健康。
在月球表面的尘埃,是一种类似地球滑石粉的物质,这种物质对人体有害,当年登月任务的宇航员就曾因为月尘而出现过身体不适的情况,这种尘埃也在阻碍着人类在火星上NO.4,月球上也有“地震”。
地震是地球板块运动的结果,但是在月球上也有地震。月球地震的原因是由于陨石撞击,此外每天早上太阳照射到月球寒冷地表的时候,也会引起月球地壳发生膨胀,进而引发热地震。
NO.5,月球表面上有不少人造物。
虽然人类没有在月球上定居,但人类在月球上留下的物质,已经高达181吨,包括月球车、无人探测器,甚至是高尔夫球。
NO.6,地球上已经有842磅来自月球的物质。
上世纪70年代,美国进行的阿波罗计划的确将月球上的一些岩石样本带回了地球,这些样本的总量为2200个,包括鹅卵石、沙子和月球上的尘埃。
NO.7,月球不属于美国,也不属于任何一个国家。
虽然美国人第一个在月球上留下了旗帜,但月球不属于他们,月球属于全人类。人类有一个《外天空条约》,规定人类的太空探索必须以和平目的进行,不归任何一个国家所有。
NO.8,2020年有4次月食。
21世纪是一个月食高发的年份,本世纪的月食总量将会达到惊人的228次,光是2020年就有4次。
NO.9,月球的直径相当于中国国土的宽度。
我们知道,月球直径是3476公里,而我们的领土宽度为3530公里,二者惊人地相似。
“月球一直只有一面对着地球”不就是“潮汐锁定”吗,科学家自然解释清楚了,不是什么特别复杂的问题。潮汐锁定在太阳系是很普遍的现象,木星、土星的一些卫星也是这样。
潮汐锁定,首先说说什么是潮汐。天体运行靠相互之间的引力维系,像地球和月球这样关系的天体,引力是很大的,会引起地面、海洋的变形,被拉近对方,这就是“潮汐”。由于这个变形的存在,此处的引力就稍大于周边的引力,因为距离相当于更近,造成扭转力矩等的变化。
天体自转时,也还不断地受到引力作用。而凸起的这部分被更大的力撕扯着,会逐渐降低月球自转的角动量,长年累月,月球自转速度和公转速度趋于一致,最后完全锁定,只有一面朝向地球。同时月球的轨道距离地球越来越远,目前的观测也证实这样的结论。地球也正在发生这样的事情,现在地球的自转速度已经比几亿年前慢了几小时,也在逐渐远离太阳,如果持续发展,最后被太阳潮汐锁定也不是没可能。
地球对月球的潮汐锁定并不是未解之谜。月球的未解之谜是它的起源和演化之谜,有助于了解太阳系的形成和演变,也有助于了解地球的历史。
《月球之谜》提出的未解之谜如下:月球的火山活动比地球还早吗、月球的年龄比地球大,就这些。
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