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赏金总量：40 USD
研究种类：Space Exploration，Moon
原文作者: Ethan Siegel
创作者：Sleepy Girl@DAOrayaki.org
审核者：heyyawn@DAOrayaki.org
原文: Why the Moon’s two faces are so different
月球的近地面和远地面大相径庭。63年后，我们知道为什么了。
月球是迄今为止肉眼观测到的最大天体。与第二名金星相比，月球的肉眼观测直径是金星的30倍，观测面积是金星的1000倍，亮度是金星的100万倍。同时，哪怕仅仅是根据从地球上的有限观察，我们也能发现月球并非一个均匀的球体，其表面存在一些变化。
人眼观测到的明暗差异相对简单，比如”月亮上的人”(国内有桂树和兔子的传说)。但如果通过望远镜来观察，可以看到那些黑点点周围会有一圈明亮的部分，仿佛是轮廓。此外，还会看到山脊、高墙、环形山、一些小线条以及月球昼夜线。
这些特征为我们了解月球的历史，弄清楚月球的全貌提供了线索。
通过手边的望远镜观察月亮，我们不难发现月亮的两个重要特征:
- 撞击坑很多，浅色区的撞击坑比深色区的撞击坑多，而且大坑套小坑。
- 深色区被称为月海(maria,拉丁语为”seas”)，其中陨石坑小而少。值得注意的是，这些区域的颜色和组成与月球的大部分区域截然不同。
月球近地面总是朝向地球。在一个月当中，随着地月运动，近地面的不同部分依次受到光照。
月球的椭圆形运动轨道使得它近地时速度快，远地速度慢。这种现象称为月球平动[1]。也因此，我们能看到59%的月球表面，而非50%。
虽然看到的比一半多，但完整地看到背面还是1959年后的事了。当苏联的月球3号飞船[2]转到月球背面时，人类第一次看到了月球的背面。
尽管月球背面的照片质量很差[3]，但我们还是能明显看到远地面在陨石坑、月海特征上与近地面完全不同。几十年来，虽然照片质量提升了，但还是不知道为什么有如此差异。
近地面和远地面最大的区别就是远地面没有月海。
北半球和南半球最大的区别是北半球环形山比较少，南半球环形山又多又古老。南半球环形山中的线条相互交叉，形成一张网。
这个奇观的成因或许你已有了猜想，但很可能是错的。
众所周知，太阳系中有很多的小行星。正常情况下，这些天体会化作流星雨穿过地球上空。运气不好的时候，它们可能撞向地球，成为陨石。地球上的生命甚至有可能灭绝。
我们可能会想，月球近地面和远地面的差异，会不会是因为地球挡住了那些砸向月球近地面的陨石？
这个猜想很好理解，但确实错的。在陨石撞月球的模拟实验中，由于地月距离极大，近地侧与远地侧的撞击次数差异小于1%。但事实上，远地侧环形山的数量是近地侧的1.3倍。
另外，撞击次数猜想无法解释近地测月海的形成。月海的本质是以熔岩海冷却后形成的大块玄武岩。它的存在于撞击无关，本该均匀存在于近地测和远地侧。但事实并非如此。
近远月侧的差异究竟从何而来？答案是，一次与陨石无关的太空撞击。
灭绝恐龙的那颗陨石，名叫Chicxulub。它大约有5公里到10公里宽。
但相比45.5亿年前撞击地球的月球比起来，不过如此。没错，月球近地侧的月海是撞地球撞出来的。月壤的成分与地球相同的这一事实便是佐证。
大约45亿年前，太阳系诞生初期。在地球轨道上有两个几乎相同的天体。其中一个就是现在的地球。那时的它质量仅是现在的90-95%。5000万年前，两个天体发生大冲撞。
两颗天体大冲撞，绝大部分物质变成了如今的地球。剩下的部分变成碎片飘荡在周围。在引力作用下，碎片逐渐聚合，变成月亮。
这个猜想在上世纪70年代提出，并逐渐被证实。此外，火星和冥王星也可能是大冲撞产生的。
大冲撞时的地球很热，约2700开尔文。此时，形成月球的主体碎片可能还插在地球上。
最初的月球离地球很近，它在10万年内就被潮汐锁定了。它可能在形成月球之前，就已经失去了全部角动量。
如果真是这样，就解释了为什么近地侧有更多的岩浆冷却物。
Arpita Roy, Jason Wright 和 Steinn Sigurdsson[4] 三人在2014年证明了该猜想。
他们指出，由于潮汐力的存在，当时的月球被快速潮汐锁定。同时，近地侧温度远高于远地侧。
这导致月壤中的活跃金属在近地侧大量消耗，例如，铝和钙。
最终，在长期的单面烘烤后，月球的近地侧地壳变薄了很多。这种地壳厚度差异和地壳元素差异，在今天的月球上被发现。该事实称为地月大冲撞猜想的力证。
我们所看到的月海是熔岩凝结的产物。玄武岩的岩浆流入月球表面的大盆地。这些液体几乎覆盖了近地侧表面。就像“往湖里扔石头，到了冬天，冰面依旧平静”那样，再多的陨石撞击，也不会再近地侧的月海中留下疤痕。
这项研究同时表明，当天体仅受到一侧的加热，其地壳厚度、元素组成都会产生很大差异。
经过半个多世纪的探索，我们终于明白了月球的形成过程与其近远侧差异的原理。
谁能想到，如今只能反射太阳光的月球，也曾炽热而闪耀。
这次探究也启发了我们：无论猜想如何疯狂，我们都应寻找铁证来解释它。
这正是科学的魅力所在。
参考文章
[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Libration#Lunar_libration
[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Luna_3
[3]https://en.wikipedia.org/wiki/File:Luna_3_moon.jpg
[4]http://scienceblogs.com/catdynamics/2014/06/09/heights-of-lunacy/
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