“更長的衰減時間只說明月震波在表層衰減得更慢而已。研究者們通過對‘阿波羅11號’帶回的月巖樣本進行分析,發(fā)現(xiàn)月巖比地球上的巖石要干燥得多,因此月震波傳播時受到的阻力就很小,衰減自然也就慢得多。后來的多次人工和天然淺層月震也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象,說明這是月表本身的性質(zhì)決定的,與月球更深處的結(jié)構(gòu)沒有關(guān)系。”徐蒙說。
中國科學院國家天文臺研究員平勁松也曾向科技日報記者明確表示,空心說不靠譜。“月球轉(zhuǎn)動異常探測和地震數(shù)據(jù)都不支持月球空心說,月球不可能是空心的。”他強調(diào)。
與此同時,月表玄武巖密度略大于地球玄武巖密度主要是因為月球玄武巖中氧化鐵含量更高一些。此外,月球上的巖石除了月海玄武巖,還有高地斜長巖。后者的密度會小得多,只有每立方厘米2.8克左右。在考慮疏松程度(孔隙度)之后,實際的月殼密度略低于地殼的密度。
徐蒙表示,通過阿波羅月震數(shù)據(jù),人們對月球內(nèi)部各層的密度已經(jīng)有了大致的認識。月球也和地球一樣,有殼、幔、核結(jié)構(gòu),而且它們也是密度越來越大的,并不存在月核比月幔密度低的說法。另一方面,目前我們已經(jīng)知道,大型巖質(zhì)行星在演化的早期都經(jīng)歷過熱分異,也就是較重的元素(比如鐵和鎳)向中心“下沉”;相對較輕的硅酸鹽成分“上浮”。所以理論上來說水星、金星、地球、火星和月球都是從外向內(nèi)密度越來越大的,不可能存在“空心”的情況。
引力場地震波攜手揭密內(nèi)部結(jié)構(gòu)
既然月球內(nèi)部不是空心的,那么科學家又是怎么來探索它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呢?
對于月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究,圈層不同,科學家采用的研究方法也不同。“從觀測和實驗的角度來看,處于月球表面的月殼是可以進行直接研究的。而處于內(nèi)部的月幔和月核,我們一般只能用間接的方法進行研究。最主要的間接研究方法是測量月球引力場和研究月震波。”中山大學物理與天文學院副教授劉尚飛說道。
由于萬有引力的作用,繞月飛行器在月球的引力作用下會沿著近橢圓軌道運行。之所以不是嚴格的橢圓,是因為月球不是一個質(zhì)點,而是一個密度不均勻的近似球體。假設(shè)月球某一面的密度較高,那么飛行器在經(jīng)過這一面時受到的引力就比在相反的一面要大。因此通過對飛行器軌道的精確研究,可以反推出月球內(nèi)部的密度分布。這樣科學家就可以根據(jù)月球內(nèi)部密度分布的不同來了解月球內(nèi)部的成分。這就是通過測量月球引力場來研究月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原理。
而月震波研究就跟利用地震波研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原理一樣,通過對月震波在月球內(nèi)部傳播情況的分析,可以推測出月球內(nèi)部物理性質(zhì)發(fā)生突變的區(qū)域。
“通過這兩種方法對月球內(nèi)部的研究,都沒有得出月球是空心的結(jié)論,得出的月球結(jié)構(gòu)都符合月球有一個致密鐵核的假設(shè),只不過這個鐵核有點小。”劉尚飛說。
他表示,之所以月球的鐵核比較小,或許與月球的形成過程有關(guān)。現(xiàn)在主流的關(guān)于月球形成的大碰撞模型認為,在太陽系早期,一個和火星一樣重的行星以一定的傾角撞擊了地球,隨后該行星的鐵核被地球吸收,同時,碰撞也使得兩者都損失了一定的地幔。這些損失的地幔進入了地球的軌道,最終形成了今天的月球。組成地幔的物質(zhì)含鐵較少,月球天生缺鐵,因而現(xiàn)今月球的鐵核也比較小。
