2. 第一次探月高潮取得的成果

    人类通过对月球的探测，获得了极其丰富的数据，对月球的形状、大小、轨道参数、近月空间环境、月表结构与特征、月球的岩石类型与化学组成、月球的资源与能源、月球的内部结构与演化历史等的研究取得了一系列突破性进展，对月球的起源和地月系统的相互作用与影响获得了新的认识，主要表现在以下几个方面：

    （1）精确测定了月球的形状、大小和运行轨道。月球是一个南北极稍扁、赤道处略有膨胀的圆球体，极半径比赤道半径短约500m。月球的平均直径为3476km，相当于地球直径的27%；质量为7.35×1022 kg，约为地球的1/81；体积只有地球的1/49。月球的表面积约为3800万km2，只有地球表面积的1/14，大约相当于中国陆地面积的4倍；月球的平均密度为3.34g/cm3，比地球的平均密度（5.52g/cm3）小得多；月球表面的引力也只有地球表面的1/6。月球围绕着地球以椭圆形轨道运动，其远地点为406700km，近地点为356400km，与地球的平均距离为384403km，大约相当于地球赤道长度的10倍。

    （2）月球表面基本上没有大气，表面气压仅为10-14大气压量级。由于没有大气的热传导，月表平均温度为107（白昼）～-153℃（夜晚），向阳面与背阳面的温度为120～-150℃，夜晚和太阳不能照射到的阴影区的温度仅为-160～－180℃，最低与最高温度-180 ～130 ℃，所以温差可以达到300℃以上。

    火星有非常稀薄的大气，火星表面平均温度为-33℃，日温差＞100℃，夏季温度达到17～22℃,冬季为-123～-133℃。火星表面温度及气压快速波动，在几分钟内地表温度变化可达20℃，气压变化也同样明显。所以火星也是一个比较严酷的、不利于生存的环境。

    总之，月球表面是超高真空，而火星表面有非常稀薄的大气，相当于地球表面40km高度的大气密度。所以说天体表面的气体密度决定于它的质量，行星的质量愈小，对气体的吸引力愈小，行星大气层愈稀薄。

    （3）尽管月球现在没有明显的磁场存在，但月球的岩石有极微弱的剩磁，磁化强度约（2～4）×10-6电磁单位/g，这表明月球可能曾经有过较弱的磁场。磁场的产生是由于在天体内部有带电流体的流动，而月球里面根本没有带电流体的流动，所以就没有磁场产生。因此可以推断月球在31亿年前磁场就消失了，那时月球内部就固化了，也就是说月球现在其实是绕着地球旋转的一块大石头，早就终结了月球本身的生命。

    火星的磁场不像地球有非常漂亮的南北极，是一大堆小磁场，即多极子弱磁场，火星接近于老年了，能量接近衰竭。所以行星有起源、演化和衰亡的过程。行星质量愈小，内部愈早固化，愈早终结演化，行星磁场的演化趋势为：偶极子磁场—多极子弱磁场—无磁场。行星的衰亡是指内部的衰竭，而不是指表面，比如地球表面的生机勃勃是由太阳控制的。地球终究有一日会走到生命的终结，更为宁静地死去，没有地震，没有火山，本体衰竭，地球会更安静，但是表面也许会更繁荣。

    （4）月球表面的主要地形单元为月海盆地、月陆和撞击坑。月海是指地形相对低洼的大型盆地，月球正面的月海约占正面面积的一半，背面月海分布极少。据统计，月面上直径大于1000m的环形构造总数在33000个以上，总面积约占月球表面积的7%~10%。月面上直径大于1m的月坑总数可达3万亿个。这些月坑实际上是小天体撞击出来的坑。月球挡住了很多小天体砸向地球，自己被砸得千疮百孔，为保卫地球起了很重要的作用。撞击作用导致大量岩石碎块溅射并堆积在盆地周围，形成围绕月海盆地的山系。月陆也称高地，是月面最古老的地形单元，高地物质大部分是富含斜长石的深成岩。

    （5）月球表面由岩石碎屑和尘埃组成的风化层（月壤）所覆盖，它是在月球地质历史时期由无数陨石撞击所形成。由于月壤长期接受太阳-宇宙线的辐射，因而储存了独特的太阳辐射历史，完整地记录了40亿年太阳活动的历史，这对了解地球上气候的变化是非常重要的。

    月壤一般厚5～10m，明显地富集由太阳辐射注入的挥发性化学元素和同位素，如H、He、N、C等，初步估算全月球月壤中3He的资源量可达100万～500万t。3He是人类未来可长期使用、清洁、安全而廉价的可控核聚变燃料，其他副产品如氢、氮、二氧化碳等也将是月球基地生命保障体系的重要资源。

    （6）月球表面没有水体，月球的地质演化历史中也没有或只有极微量的水参与。月球的永久阴影区可能存在水冰。

    月球南北两极的月壤中确实存在水冰。它们是彗星撞击后残留下来的，并在月坑的永久阴影区中得以长期保存。月球表面总共大约有66亿t水冰，但我们认为毫无价值，并没有给人们带来任何乐观的前景，并不是说以后登月可以不带水了，因为水冰收集和加工的代价太大。

    现在大家最关心的是火星上有没有水。现在能找到很多证据，证明火星上曾经存在过水体，但是现在水到哪儿去了？什么时候有水的活动？这些都不知道，因为要把火星上的石头带到地球上才能测出什么时候有过水的活动，然后再来推测那个时候火星上有没有生命。木卫二、木卫三、土卫六可能有地下海。因此要找到生命存在的痕迹大概只有火星和这几个小卫星，太阳系的其他地方不可能有生命存在。

    （7）月球上没有生命，没有活动的有机体、化石或有机体固有的有机化合物。 大量的测试表明所有月球样品中没有生命存在的证据，它不含有活动的有机体，或它本身固有的有机化合物。有一块石头引起了全世界的争论，这块石头是1984年在南极找到的，是从火星上掉下来的一块石头，石头里有一些奇怪的小虫子形状的“化石”，美国宣布是细菌化石，因此说火星上曾经发育过细菌，曾经存在过生命。这是36亿年前的石头，也就是说假如36亿年前火星上有生命，它的生命的水平是细菌。那时地球的生命水平也是细菌，也可以说那时地球上的细菌一直发展到现在生机勃勃的生物圈和人类。火星上为什么生命得不到繁衍？火星上生命起源的环境与过程是怎样的？是火星的生命带给了地球还是地球的生命带给了火星？或者地球和火星各自产生过生命？这些问题仍是未解之谜。

    （8） 月球和地球在成因上是相互联系的，它们都是由相同的物质“原料”（元素）以不同的比例“混合”形成的。虽然组成月球和地球的化学元素相同，但月球更富含难熔元素，强烈地亏损铁和挥发性元素。所有的月球岩石都是通过高温的内生过程（岩浆或火山作用）形成的。月岩可粗略地分为三类：玄武岩、斜长岩和角砾岩。

    在月岩中已发现100多种矿物，其中绝大多数矿物的成分和结构与地球的矿物相同，只有静海石等5种矿物在地球上未发现过。月球矿物普遍不含水，矿物中的变价元素多为低价元素，如Fe多为0价或2价铁，表明月球矿物是在缺水和还原的条件下形成的。

    （9） 月球有一个厚的月壳（60km），一个相当均一的岩石圈（60～1000km深度）和一个部分液化的岩流圈（1000～1740km深度），在岩流圈的底部可能存在一个小的铁核或硫化铁核，但其存在与否尚未得到证实。

    （10）月球在总体形态上有轻微的不对称现象，这可能是地球重力影响的结果，月壳在月球背面较厚，而大部分火山熔岩充填的大型月海盆地和质量瘤多存在于月球正面。在月球的内部，质量并不是均匀分布的，大的质量密集区（“质量瘤”）位于许多大型月海盆地的表面之下。

    （11）现在的月球是一个古老的、“僵死”的星体。月球的内部能量已近于衰竭，表面热流仅为2μW/cm2，内部的地温梯度也很小，月震释放的能量小于106J/h，每年月震释放的能量仅相当于地震的1亿分之一。自31亿年以来，月球没有发生过显著的火山活动和构造运动，因此，月球的“地质时钟”停滞在31亿年之前，至今仍保留了其早期形成时的历史状况。

    月球在46亿年前形成，和地球是同龄，所有太阳系的天体都是那个时候形成的。月球的主要内部能量已于31亿年以前释放殆尽。地球还要有45亿年的生命，那个时候将是什么景象？现在的月球给了我们一个示范，那时的地球的内部就像现在的月球一样。当然太阳的生命将更长，地球的表面仍然是很繁荣的，这跟地球内部的能源没有太大关系。

    （12） 根据对月球各类岩石的成分、结构与形成年龄的研究，月球演化历史的重大事件可归纳为以下几个阶段：① 月球的形成年龄约45.6亿年；② 月球形成后曾发生过较大规模的岩浆洋事件，通过岩浆的熔离过程和内部物质调整，于41亿年前形成了斜长岩月壳、月幔和月核；③ 在40亿～39亿年前，月球曾遭受到小天体的剧烈撞击，形成广泛分布的月海盆地，称为雨海事件；④ 月海泛滥事件，在39亿～31.5亿年前，月球发生过多次剧烈的玄武岩喷发事件，大量玄武岩充填了月海，厚度达0.5～2.5km；⑤ 31.5亿年以来，月球内部的能源逐渐枯竭，再也没有发生大规模的岩浆火山活动与月震，但小天体的撞击仍然不断发生，形成具有辐射纹及重叠的撞击坑，使月面斑驳陆离、千疮百孔。

    （13）月球起源的理论主要有四种假说：① 捕获说；②共振潮汐分裂说；③双星说；④大碰撞分裂说。近年来，“大碰撞分裂说”获得了大量的证据并得到了大多数学者的支持。

    总之，现在的月球是一个古老的、“僵死”的星体。月球的内部能量已近于衰竭，月震和表面热流均极小。月球的“地质时钟”停滞在31亿年之前，这对研究地球早期演化历史具有重要意义。火星是一个老态龙钟接近死亡的天体，而地球仍然是生机勃勃的、壮年期的天体。这也和质量有关，质量越大，内部储存的能量及产生的能量也越多，所以维持的生命更长。这跟恒星相反，恒星是质量越大生命越短。

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