09.20 阿波羅登月結果:月面上鋪著玻璃,該謎團已被解開

1. 月面上的玻璃體

科學家發現,月球表面有許多地方覆蓋著一層半透明的玻璃狀物質,稱之為玻璃體。這種玻璃體的顆粒直徑很小,大部分小於1毫米。在月球上,這種玻璃體到處都有,俯拾皆是。阿波羅11號取回的月塵樣品中,玻璃體佔了50%;阿波羅12號取回的樣品中,玻璃體有著各種形狀,表面還有許多大小不等的空洞。因為月壤中差不多有一半是玻璃體,有很多地方表面光滑如玻璃,所以,有的科學家乾脆形象地稱之為:月面上鋪著玻璃!

阿波羅登月結果:月面上鋪著玻璃,該謎團已被解開

月球表面

科學家把月壤樣品帶到實驗室,用“同步加速器納米層析”(synchrotron-based nano tomography)技術,在不破壞樣品的情況下來研究這些細小的玻璃體。納米層析技術是通過光顯微鏡來製成納米粒子的3D圖像。在光顯微鏡下可以看到玻璃體內部的3D圖像。用3D眼鏡可以看到玻璃體內部的奧秘。觀察到的結果讓科學家驚呆了:玻璃體內部佈滿了遍及整個球體的多孔網絡,這些網絡由異形玻璃狀顆粒——納米顆粒組成。

月海上的玻璃體遍及整個月海,幾乎佔月海土壤的一半。它們是否由隕石撞擊月面產生?如果這種說法是正確的,那麼,必須有像落雨般的、遍及整個月海的隕石撞擊,才有可能形成遍及整個月海的玻璃體。如此多的隕石撞擊,必定在整個月海表面餘留下密密麻麻的隕石坑。由於月球上既沒有風、也沒有雨,所以這些隕石坑是不會消失的。但從宇航員和環繞月球衛星拍攝的照片上來看,月海表面的隕石坑並不多。這表明月海上的玻璃體不是由隕石撞擊產生的。再進一步來說,隕石撞擊月面也不可能產生內部具有多孔網絡的玻璃體。那麼,月海中數量龐大的、細小的、內部具有多孔網絡的玻璃體是如何產生的?

阿波羅登月結果:月面上鋪著玻璃,該謎團已被解開

2.月球上產生玻璃體的條件

我們先來看看玻璃是怎麼製造出來的。玻璃的主要生產原料為:純鹼、石灰石、石英(二氧化硅)。把這幾種物質加熱到熔融狀態,並使它們充分混合。在熔融時它們會形成連續網絡結構,在冷卻過程中粘度逐漸增大並硬化,最後結晶為玻璃。普通玻璃的化學組成為:Na2SiO3,CaSiO3 ,SiO2等,主要成分是硅酸鹽複鹽,是一種無規則結構的非晶態固體。如果混入了金屬氧化物或者鹽類,玻璃的顏色、透明狀態就會發生改變。很顯然,月面上半透明的玻璃體就是由硅酸鹽複鹽、各種各樣的金屬氧化物以及各種鹽類在熔融狀態下結晶而成的。

月海是月球撞擊地球后才產生的。月海的形成分為兩步:第一步,月幔熔岩通過被撞碎的巨大缺口湧上月面,凝固後形成月海底層——基岩。第二步,噴出到太空中的月幔熔岩冷卻凝固後形成宇宙塵埃,它們回落月球表面,鋪墊在基岩的上面,形成月壤。詳情請看我以前發表的文章“登月結果:月壤覆蓋整個月面,其形成之謎已被解開”。由此可以看出,月海中幾乎全部物質都來自月幔。

根據月海岩石的分析結果,月海岩石由斜長石、輝石與橄欖石組成。斜長石的化學成分為(Na2O-Al2O3-6SiO2 )-(CaO-Al2O3-2SiO2),熔化之後,它正好是製造玻璃的原料。二氧化硅的熔點為1650(±50)℃,要使斜長石熔化,月幔中的溫度必須超過1650℃。很顯然,上層和中層月幔都達不到這個溫度,只有下層月幔才有可能達到。但下層月幔的壓力很大,二氧化硅的熔點也會增大,它還是保持固體狀態而非熔融狀態。但只有處於熔融狀態的二氧化硅,它才有可能與Na2O、CaO以及月幔中的其它物質熔合在一起結晶成半透明的玻璃體。那麼,是什麼力量導致二氧化硅變成熔融狀態呢?答案是:月球與地球碰撞的力量!

阿波羅登月結果:月面上鋪著玻璃,該謎團已被解開

月海岩石

3. 玻璃體的形成

40億年前,月球不是地球的衛星。39億年前,月球突然降臨地球,以每秒50至60公里的速度撞擊地球,導致地殼大爆炸。地球上的水就是在這次爆炸中產生的。月海也是在這次爆炸中形成的。詳情請看“地球水的起源”.

月球撞擊地球時,與地球相接觸的月殼必定被撞碎。由於撞擊力強大,撞擊處的物質在強大壓力的推動下,向月球中心方向強力擠壓,導致月幔內部壓力急速增大,其內部溫度隨之急速上升,這是月球的運動動能轉變為熱能的結果。物質離撞擊處越近,其受擠壓的程度就越大,其溫度上升就越高。由此導致靠近撞擊處一側的上、中層月幔的大部分物質因處於過熱狀態而熔化,二氧化硅自然也在熔化之列。熔化了的二氧化硅便與Na2O、CaO以及月幔中的其它物質攪渾在一起,共同構成了製造半透明狀玻璃體的原料熔液。月球與地球碰撞只維持幾分鐘時間。當月球脫離地球表面時,月球內部受到的來自地球方向的壓力就會突然消失,但月幔中物質的溫度卻不能突然下降,二氧化硅仍然處於熔融狀態,不能結晶成玻璃體。

月球以超過每秒7.9公里的速度向上飛昇,在地球引力的作用下月幔熔岩向下快速流向地球。在距離地球193公里的A點處,地球的引力剛好等於月球的引力。月球越過A點之後,沒過多久它便停止向後噴出熔岩。這時,在A點和月球之間便充滿了從月幔內部噴出來的大量熔岩。很顯然,這些漂浮在太空之中的熔岩幾乎處於失重狀態。詳情請看我以前發表的文章“登月結果:月壤覆蓋整個月面,其形成之謎已被解開”。

在太空中,處於熔融狀態的二氧化硅、Na2O、CaO以及其它物質會形成連續網絡結構。但這種網絡結構與它們在地球上形成的網絡結構有很大差別。因為在太空中物質幾乎處於失重狀態,在這種狀態下分子與分子之間的粘結力比在地球上小得多,它們在冷卻過程中結晶而成的物體必定是細小的、內部具有多孔網絡的玻璃體,它們無法凝聚成緻密的、大塊的玻璃。當月球變成地球的衛星之後,在月球引力的作用下,這些漂浮在空中的、細小的玻璃體便徐徐降落在月球的表面,降落在月海的表面,變成月壤的一個組成部分。至此,困擾了科學家40多年的月面上鋪著玻璃之謎已經被解開。


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