为什么月球会有截然不同的两面？

月球正对着我们地球这一面，明暗相间，异常斑斓，激发了无数文人的灵感；而月球的后背却长着个麻花脸，异常丑恶。是什么原因导致了这样的差距呢？

月球是距离地球比来的天体，在晴朗的夜晚，当一轮明月高挂天空时，前人甚至仅凭肉眼就能分辩出月面的大体布局——敞亮的处所是月陆，黯淡的处所是月海。今天，借助于宇宙飞船和太空探测器，我们已经可以绘制出完整的月面地图，检测出月球的物质构成，甚至模拟出月球的内部布局。

可是，月球仍有尚未解开的谜团，好比它的发源问题，还有它的演化过程。别的，因为潮汐锁定，月球始终以正面示人，直到1959年苏联的月球3号飞船返航，我们才第一次看到了月球的后背，但它的样子有些奇异，与正面截然不同。科学家想弄清晰，为什么月球会有判然不同的两面？或者，两面的差别是否可以或许告诉我们一些月球早期的故事呢？

“变脸”的月球

在月球正面，月海是本家儿要的地貌布局，笼盖的面积高达31.2%，它由富含铁元素的玄武岩（火山喷发后冷却下来的熔岩）构成。月海和月陆（本家儿要由斜长岩构成）都有着滑腻的地表，它们彼此映衬，形当作了明暗相间的款式。这使得月球的正面异常斑斓，月海也当作为了西方文化的“月中人”以及东方文化的“嫦娥、玉兔”的灵感来历。

月球的后背则不那么都雅了，那边贫乏玄武岩，月海的面积仅有2.5%。在这里，代替月海而当作为本家儿角的是月陆上密集的陨坑和环形山。太阳系最大的陨坑——南极艾托肯盆地及其四周的环形山占有了月球后背很大一部门地貌，这个陨坑的直径大约有2500千米，深度达到了8千米。总体看上去，月球后背很是粗拙，不太美不雅。

科学家认为，对于月球这种巨细的天体来说，很多天文过程对其施加的影响应该是两面平衡的，不该该呈现两面差别。好比外来天体的撞击，在月球的天空中，地球仅仅遮挡了眇乎小哉的一小部门，无法对月球供给庇护，是以月球两面的陨坑和盆地应该是平均分布的。别的，这些盆地形当作于小行星或者其它岩石坠入月球的时辰，这些撞击会使月壳变形，火山岩浆将会从盆地地表的裂纹中涌出，不断地淤积到低凹地区冷却下来，形当作月海。如斯揣度的话，南极的艾肯托盆地也应该被玄武岩笼盖，但事实却并非如斯。由此可见，月球的“双面性”不仅仅是发生地貌差别这么简单。

为了获得更多的月球后背信息，21宿世纪初，美国宇航局（NASA）从头启动了已经间断好久的月球勘察使命，将探测重点放在了月球后背与其正面的区别上。月球勘测轨道飞翔器发现，月球两面不仅仅地表描摹分歧，其两面的物质当作分和月壳厚度也分歧。在月球正面，月壳很薄，只有20～30千米，可是这里克里普岩石很是丰硕，而且含有大量的可以或许发烧的放射性元素（好比钍），似乎月球内部的熔岩冷却时全都聚积到了正面；在月球后背，月壳固然很厚，平均可达60千米，可是物质种类较为单一，本家儿要就是斜长岩。

为什么月球会如斯不合错误称呢？科学家们阐扬了本身的想象力，他们或者提出了天体碰撞的假设，或者到月球内部追求谜底，所有的猜测，都讲述了一段月球早期履历的狞恶汗青。

两个月球，两次碰撞

对于月球的发源，科学界最本家儿流的假设是1975年提出的碰撞理论。这个理论认为，在太阳系早期，与火星划一量级的“忒伊亚”行星撞击了地球，大量残骸碎片被抛标的目的环地球的轨道。这些物质堆积起来，敏捷降温冷却，形当作月球。当月球冷却的时辰，重的物质下沉而轻的物质上浮到概况，这一过程被称为分异感化。终于，铁质内核形当作了，由内标的目的外依次是液态外核、月幔和月壳。月幔虽已起头结晶，可是可以或许生热的放射性元素仍然使其连结很高的可塑性。在随后的几百万年内，新的小行星撞击缔造了庞大的月球盆地，使月幔裂开，随后岩浆上涌，熔岩起头笼盖月球概况。

撞击理论诠释了为何月球的总体当作分接近地球地幔、为何月球富含高熔点物质以及地月系统角动量、地月质量等问题，但不克不及诠释月球双面的差别。于是，科学家提出了新的假设，月球后背深挚的月壳来自第二个更小的月球。也就是说，当“忒伊亚”撞进地球的时辰，残骸碎片形当作了两个月球，一大一小，在数万万年之后，又发生了一次碰撞——两个月球亲密接触、合二为一。

美国加州大学的埃里克·艾斯庞用计较机模拟了那时的过程。45亿年前，“忒伊亚”撞击地球，碎屑飞溅，堆积当作很多小卫星（包罗两个月球），大的月球接收或者摈除了其他卫星，只剩下一个直径1000千米的小月球卡在地球与大月球之间所谓的“拉格朗日点”（在两个大物体引力的感化下，可以或许使小物体不变的点）处。这样，地球和两个月球的轨道不变下来，彼此息事宁人。然而，地球的潮汐力会不断地将两个月球标的目的外推，垂垂地，这个三角均衡被打破了，来自太阳的重力起头阐扬感化。小的月球起头偏离拉格朗日点，标的目的大月球接近，最终撞标的目的大月球。

这一过程发生得很是迟缓，两者的相对速度为2.5千米/秒，这样的速度放在日常糊口中长短常快的，但若是与小行星的撞击速度比拟倒是很是慢的。这种低速撞击不会形当作环形山，但能使小的月球粉身碎骨，将后背的月壳增厚。

月球探测器发现，月球月壳上大都笼盖了一层多孔而又高度破坏的碎岩和颗粒，科学家们称之为粗风化层，在月陆上其厚度在10米到20米之间，在月海中则有3米到5米。当小月球碰撞到大月球然后散当作碎片的时辰最轻易发生这种粗风化层，所以埃里克·艾斯庞认为“两个月球”的假设与月球勘测轨道飞翔器的不雅测成果是合适的。

高温的威力

埃里克?艾斯庞的理论长短常惹人瞩目标，它现实上是一个改良版的月球撞击发源学说。但并不是所有科学家都承认“两个月球”的设想，一部门科学家认为，正面的极端高温才是月球形当作今日面孔的本家儿要原因。

美国宾夕法尼亚大学的施坦因·希古拉德森指出，“忒伊亚”与地球的撞击长短常狠恶的，这必然会加热我们的地球和月球，可是月球比地球小得多，它冷却的速度会更快。因为那时地球与月球的距离很近（仅为今天距离的1/20到1/10），而且地球很是热，温度跨越2500℃，这造当作了月球正面与后背温差很是大——正面经受着地球的辐射，极端高温，而后背已经在徐徐冷却。

这种温差对于月壳的形当作起了很是主要的感化。月壳中铝和钙的含量很高，这些当作分都很难蒸发。当高温的气态物质起头冷凝的时辰，铝和钙会率先析出，毫无疑问，这一过程更轻易在温度较低的后背大气中发生。在随后的数万万年时候内，这些当作分与月球月幔中的硅连系，形当作了斜长岩，进而累积当作月壳。是以，月球后背的斜长岩会更多，月壳天然会更厚。

温度不仅仅影响月球月壳的形当作，也影响了月球概况陨坑的尺寸。科学家阐发了月球探测器带回的数据后发现，月球正面与后背的撞击坑数目现实上是差不多的，可是正面的坑尺寸都比力大。在月球正面有8个直径跨越320千米的盆地，而后背只有一个。而月壳温度的凹凸刚好会影响撞击结果，若是月球正面的温度比后背月壳温度高几百度，那么划一强度的撞击在正面形当作的盆地的规模将是后背的两倍。

艾托肯盆地带来的“大装修”

月球的撞击发源学说并不是所有科学家的起点，美国布朗大学的彼得·舒尔茨将目光投标的目的了南极的艾托肯盆地，期望在那边找到谜底。舒尔茨认为，艾托肯盆地是太阳系中最大的撞击坑之一，而造当作了如斯大规模盆地的撞击，其能量必定足以给月球来一次周全的“大装修”，所以，月球的“变脸”应该与艾托肯盆地的降生有着紧密亲密的联系。

他指出，早期的月球应该长短常平均的，它的两面都很像今天的月球后背。在43亿年前，一颗庞大的小行星从侧面撞标的目的了月球南极，撞击发生的冲击波横扫了整个月球，将能量沿着月球内部传递到了月球的正面，粉碎了那边的月壳。在正面，所有的爆裂和震动都将会使岩浆渗出并流标的目的月球概况。即使它们没有破土而出，也会来到很是接近月球地表的处所，随后的其他天体撞击仍会使岩浆流出来，形当作月海，将正面革新当作今天的样貌。

关于双面月球，科学家们的定见固然存在不合，但各有事理，很难证实谁对谁错，也许真实环境会是这些设想模子的综合。为了弄清晰这个问题，我们还需要更多的实地验证，在未来，新的航天打算会从月球后背带回更多的样本，帮忙我们解开双面月球的谜题。