月球30億年來形狀基本未變 _人類

盡管人類已經登上了月球，但仍有眾多的月球之謎有待科學家深入研究，其中最大的謎題就是月球到底如何形成的？為什么月球形成了不規則的三軸橢球體形狀？

中國科學院測量與地球物理所高布錫研究員利用月球的天平動參數以及引力場系數，計算出月球橢球體三個主向徑A、B、C的長度和月球的形狀，并從理論上證明：大約在三十億年前，月球已經冷卻和固化，現在的月球基本上保留了凝結時的形狀。

這項研究得到國家自然科學基金的資助，相關研究論文已刊登在國家核心期刊《天文學報》上。

高布錫認為，月球的主向徑A、B、C是由月球的形狀和質量分布所決定的，它們與月亮的二階引力位系數和天平動參數有關，所以利用月球的引力位系數，或利用月球的天平動參數，都可以對月球的動力學形狀進行研究，由月球的動力學形狀又可以推算出月球凝結時的自轉和軌道狀態，這為探討月球的起源和軌道演化，提供一條新的途徑。

早在18世紀末，法國數學家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）就注意到，形狀不規則的月球自轉時會發生“顫抖”，月球形狀好像被人用拇指和食指捏住兩極“擠”過了一樣。

二十世紀六、七十年代，人類發射到太空的探測器也發現，處于月球與地球連線上的月球半徑被拉長，也就是說，如果沿赤道把月球分成兩半，截面不是正圓，而是像橄欖球一樣的橢圓， “球尖”指向地球。

月球為什么形成了這種不規則形狀？有科學家認為，這是因為在久遠的月球形成初期，月球自轉較快，產生的離心力可能使月球赤道地區“鼓”出一塊。

但也有科學家認為，月球曾經沿著一條橢率很大的近地軌道運行，而且月球的自轉周期與軌道周期共振，在月球通過近地點時，強大的地球引潮力使得月球在向地球的方向上被拉長。共振保證了月球上的形變是比較固定的。由于月球比地球小得多，所以早在大約30億年前，月球的巖石圈已經冷卻固化，因此月球的形狀被保留下來。

高布錫根據月球的三個主軸長度之差，推算出月球凝固時的自轉周期為3.652天，月地距離比現在的月地距離近2.2倍，月球的自轉周期與繞地軌道周期之比約為2.2:1，很接近于共振。這一結果支持了后一種觀點。

“我們通過對月球形狀的研究，可以推算出30億年前的地球潮汐引力以及當時月球的自轉速度，從而提供了月球凝固時的演化基點，這對于探索月球的起源和演變歷史，是很有意義的。”高布錫在接受采訪人員采訪時說。

目前關于月球的起源歸納起來共有四種假說：即地月同源說、俘獲說、分裂說和撞擊說。

“同源說”認為地球和月亮由同一塊塵埃云凝聚而成，地球形成的時候，一開始便以大團的鐵為核心，并在其外圍吸積了許多密度較小的石物質；月球的形成稍晚于地球，它由地球周圍殘余的非金屬物質聚集而成，因而密度較小。“俘獲說”認為，當46億年以前太陽系從一大團星云物質脫胎而出時，月球很可能是太陽系里的一顆小行星，在圍繞太陽運行的過程中，一度接近地球，并為地球的引力所俘獲，成為地球的衛星。“分裂說”則認為，在40多億年前太陽系形成之初，地球處于高溫熔融狀態，自轉很快，天長日久，便從赤道地區飛出一大塊物質，形成了月球，太平洋便是月球分裂出去的殘跡。這三種假說都遇到較大的理論上的困難。

上個世紀80年代中期，一位美國天文學家擺脫了上述三個假說的舊框框，提出一個嶄新的“撞擊說” 。他認為，在太陽系形成早期，一個如同火星般大小的小行星，與原始地球側面相撞，這顆行星的核和大部分物質被地球吸收，形成了較大的以鐵鎳為主的地核和由硅酸鹽組成的地幔及地殼。其他部分碎片逐漸形成了月球。

“前三種假說獲得了一些科學家的支持，但在某些問題上又難以自圓其說，尤其是分裂說，現在贊成的人已經不多了。我們的研究就是為這些假說尋找理論依據，看看哪種假說最完美、在科學上最站得住腳。”高布錫說。
【月球30億年來形狀基本未變】
作者：張建松
來源：新華網