9.2: 月球表面

学习目标

在本节结束时，您将能够：

• 区分月球的主要表面特征
• 描述月球表面的历史
• 描述月球 “土壤” 的特性

一般外观

如果你用望远镜观察月球，你会发现它被各种大小的撞击坑覆盖。 月球表面最显眼的特征 —— 那些可以用肉眼看见的特征，这些特征构成了通常被称为 “月球中的人” 的特征 —— 是大量较暗的熔岩流。

几个世纪前，早期的月球观察者认为月球有大陆和海洋，它可能是生命的住所。 他们称暗区为 “海洋”（拉丁语中的 mar ia，或单数中的 m are，发音为 “mah ray”）。 他们的名字 Mare Nubium（云海）、Mare Tranquillitatis（宁静之海）等至今仍在使用。 相比之下，海洋之间的 “陆地” 区域没有命名。 但是，成千上万的陨石坑被命名，主要是为伟大的科学家和哲学家命名的（图\(\PageIndex{1}\)）。 其中最著名的陨石坑包括以柏拉图、哥白尼、第谷和开普勒命名的陨石坑。 但是，伽利略只有一个小火山口，这反映了他在绘制第一批月球地图的梵蒂冈科学家中的地位低下。

我们今天知道，月球特征与陆地特征的相似之处是表面的。 即使它们看起来有些相似，但陨石坑和山脉等月球特征的起源与陆地特征截然不同。 月球相对缺乏内部活动，再加上没有空气和水，这使得它的大部分地质历史都与我们在地球上所知道的任何东西都不一样。

由美国宇航局月球侦察轨道器拍摄的第谷火山口中央山峰上的日出。

图 NASA 月球侦察轨道器拍摄的第谷火山口中央山峰上的\(\PageIndex{1}\)日出。 直径约82千米的第谷是超大型月球陨石坑中最年轻的陨石坑之一。 中央山高出火山口底部12千米。

月球历史

要追踪月球或任何行星的详细历史，我们必须能够估计出单个岩石的年龄。 阿波罗宇航员带回月球样本后，将为地球开发的放射性测年技术应用于他们。 样品的凝固年龄从大约33亿年到44亿年不等，比地球上大多数岩石要古老得多。 相比之下，正如我们在关于地球、月球和天空的章节中所看到的那样，地球和月球都是在45亿至46亿年前形成的。

月球的大部分地壳（83％）由称为 anorth osites的硅酸盐岩组成；这些地区被称为月球高地。 它们由密度相对较低的岩石制成，这些岩石在冷却的月球上凝固，就像漂浮在冶炼厂顶部的炉渣一样。 由于它们形成于月球历史的早期（41亿至44亿年前），高地的火山口也非常严重，留下了数十亿年行星际碎片撞击的伤痕（图\(\PageIndex{2}\)）。

图：\(\PageIndex{2}\)月球高地。 古老的、火山口严重的月球高地占月球表面的83％。

与地球上的山脉不同，月球高地的射程中没有任何尖锐的褶皱。 高地的轮廓低而圆润，类似于地球上最古老、受侵蚀最严重的山脉（图）。 因为月球上没有大气层或水，所以没有风、水或冰可以像我们在地球上看到的那样将它们雕刻成悬崖和尖峰。 它们的光滑特征归因于逐渐侵蚀，主要是由于陨石的撞击坑造成的。

图：\(\PageIndex{3}\)月球山。 这张山的照片 在 Mare Imbrium 边缘的哈德利被阿波罗 15 号宇航员之一戴夫·斯科特带走。 请注意月球山脉的光滑轮廓，这些轮廓不是由水或冰雕刻而成的。

玛丽亚的火山口比高地少得多，只覆盖了月球表面的17％，主要位于面向地球的月球一侧（图\(\PageIndex{4}\)）。

图\(\PageIndex{4}\) Lunar Maria。 大约17％的月球表面由玛丽亚——玄武岩熔岩的平原组成。 这张 Mare Imbrium 的照片还显示了许多次要陨石坑以及地平线上方从哥白尼大火山口喷出的物质的证据。 哥白尼是一个直径将近 100 千米的撞击坑，是在因布里姆熔岩沉积很久之后形成的。

今天，我们知道玛丽亚主要由数十亿年前火山喷发中沉积的深色玄武岩（火山熔岩）组成。 最终，这些熔岩流部分填满了称为撞击盆地的巨大凹陷，这些凹陷是在月球历史上相对较早的时候由大块物质与月球碰撞产生的。 月球上的玄武岩（图\(\PageIndex{5}\)）在成分上与地下的地壳或许多陆地火山喷发的熔岩非常相似。 最年轻的月球撞击盆地是 Mare Orientale，如图所示\(\PageIndex{6}\)。

来自月球母马的人物\(\PageIndex{5}\)岩石。 在这个来自母马表面的玄武岩样本中，你可以看到气泡留下的洞，这是熔岩形成的岩石的特征。 所有月球岩石在化学上都与陆地岩石不同，这一事实使科学家能够在到达地球的数千颗陨石中识别出一些月球样本。

人物\(\PageIndex{6}\) Mare Orientale。 大型月球撞击盆地中最年轻的是建于38亿年前的东方星球撞击盆地。 它的外环直径约为 1000 千米，大致相当于纽约市和密歇根州底特律之间的距离。 与大多数其他盆地不同，Orientale尚未完全充满熔岩流，因此它保留了引人注目的 “靶心” 外观。 从地球上看，它位于月球的边缘。 （来源：美国宇航局）

火山活动可能在月球历史的很早就开始了，尽管前五亿年的大部分证据已经丢失。 我们所知道的是，主要的母马火山活动大约在33亿年前就结束了，它涉及从地表以下数百公里处释放熔岩。 之后，月球内部降温，火山活动仅限于极少数小区域。 改变表面的主要力量来自外部，而不是内部。

在月球表面

“表面细腻且呈粉状。 我可以用脚趾松散地把它捡起来。 但我能看到靴子的足迹和细沙颗粒中的胎面。” — 阿波罗 11 号宇航员尼尔·阿姆斯特朗在首次登上月球后立即登上月球。

月球表面被埋在由微小碎石碎片组成的细粒土壤下。 月球玛丽亚的深色玄武岩尘埃被每个宇航员的脚步所吸引，因此最终进入了宇航员的所有装备。 表面的上层是多孔的，由松散的灰尘组成，靴子在灰尘中沉了几厘米（图\(\PageIndex{7}\)）。 与月球上的其他尘埃一样，这种月尘是撞击的产物。 每个火山口事件，无论大小，都会破坏月球表面的岩石并散布碎片。 最终，数十亿年的撞击使大部分表层变成了大约灰尘或沙子大小的颗粒。

月尘上的人物\(\PageIndex{7}\)足迹。 阿波罗在月球土壤中印有宇航员靴子的照片。 （来源：美国宇航局）

在没有任何空气的情况下，尽管地球与太阳的距离几乎相同，但月球表面的极端温度比地球表面高得多。 接近当地中午，当太阳在天空中最高时，深色月球土壤的温度升至水的沸点以上。 在漫长的农历之夜（与农历日一样，持续两个地球周 ¹），温度降至大约 100 K（—173 °C）。 极端的降温不仅是缺乏空气的结果，也是月球尘土壤的多孔性质造成的，其冷却速度比坚硬的岩石快。

观看美国宇航局月球侦察轨道器（LRO）团队制作的关于月球演变的视频，了解月球的陨石坑和玛丽亚是如何形成的，该视频追踪了月球从大约45亿年前的起源到我们今天看到的月球。 观看模拟月球的陨石坑和玛丽亚是如何在撞击、火山活动和猛烈轰炸期间形成的。

关键概念和摘要

月球和地球一样，是在大约45亿年前形成的。 月球上火山口严重的高地是由40亿年前的岩石组成的。 玛丽亚较暗的火山平原主要是在33亿至38亿年前喷发的。 通常，地表主要受到冲击，包括持续的小冲击，产生细颗粒土壤。

脚注

¹ 你可以以月相的形式看到朝向我们的月球一侧的白天和黑夜的循环。 从满月（全部点亮）到新月（全黑），朝向我们的月亮一侧大约需要14天。 第四章：地球、月球和天空中有更多关于这个问题的内容。

词汇表

高地

月球上较轻、火山口严重的区域，通常比玛丽亚高出几公里

母马

（复数：maria）拉丁语意为 “海”；这个名字适用于覆盖月球表面 17％ 的黑暗、相对光滑的特征