1、 月球的起源和演进 钟萃相 (江西师范大学江西南昌 330022) 中图分类号：P1 文献标识码：A 文章编号：1008925X(2012)11000702 摘要：由于月球是环绕地球运行的唯一的一颗自然卫星，对月球起源的研究不仅能够发现太阳系星球卫星的形成规律，而且可 以揭示字宙星系的演进规律进而控制星球的演进。因此许多人研究过月球，但是关于月球的起源仍然是_个不解之谜。于是 本文作者通过分析和研究地球的演进过程，发现了地球卫星的形成机制，即地球岩石圈在水的长期侵蚀下分裂成一些断块有 的断块外部被溶蚀成许多溶洞。而内部又变成浮石结构，以致比重很小；当共中一个这样的断决的岩基被海水蚀透，使大量的
2、 水进入地幔与炽热的岩浆接触时就会产生巨大的爆炸，将断块炸裂成多个浮石碎块，其中有些浮石碎块在巨大的岩浆喷射力 的推动下经过大而深的岩洞可获得第一宇宙速度以上的飞行速度，从而进入绕地球运行的轨道。在这些进入绕地轨道的浮石 碎块中有一块体积最大的浮石碎块就是后来形成月球的雏形。后来月雏不断地吸收地球周围的残余物质而变得越来越大，并 澈颧魁连甍妃探 关键坻 太 A球地珠瀑 器凝曦瓤算一毫镥速葭 浪遗 On the Origin and：Evolution of the Moon Cuixiang Zhong (Jiangxi Normal University，Nanchang 330022，Ch
3、ina) Abstract：Since the Moon is the only natural satellite 0ftlleEach,tlleresearch on the origin ofthe Moon can not omy find out the rmafion、aw of the satellites of solar system planets but also reveal the evolution law of galaxies in the um verseHence t啦 people have studied the Moon, 讯 mgin of Moon
4、 remains a mysteryThe authors d paper,through an analysis on the evolu- tion of the Each，revealed出e formation mechanismof the Moon,chat is,$ome lithospheric fault blocks suffering erosion of water 枝long periods of tinle eventually developed many limestone caves,while their inner part became pumice s
5、tQne，so then had low specific gravityWhen the rock foundation of such a fault block was eroded so seriously that a large13ount of water entered函P mantle to contact super hot magma,a tremendous explosion occurred,breaking the fault block down nto several pieces of pumiee stone；then under the effect o
6、f song empfion force,some pumice stones through che large and deep rock hole could achieve a speed not 1ess than the first cosmic speed to enter an orbit around the Eard1Among these pumica scones m吐le orbit，me maximal one is the youn8 mt)on which has llncin#y incorporated the remnantsound the Earth
7、to become larger and largerand firer。and firer awayfromtheEarth Key words：Sun；Moon；Earth；explorion；magmatic eruption；the first cosmic speed：evolution 1、引言 月球是环绕地球运行的唯一的一颗自然卫星 由于月球是 仅次于太阳在天空中最亮的发光体它从古至今对人类的语言、 日历、艺术和神话产生了深远的文化影响 尽管除地球以外，月 球是人类涉足的唯一天体但人类对月球的认识还远远不够甚 至对月球的起源还迷惑不解 对于40亿年前月球的形成。人们提出了多种假说
8、。一种假 说是分裂说i21即有人认为在太阳系形成初期地球和月球原是 一个整体，那时地球还处于熔融状态，由于地球自转非常快，因 此月球通过离心力从地壳中分裂出来了但这要求地球的初始 旋转速度太快以至难以令人置信。另一种假说是俘获说 ，即有 人认为月球是地球通过地心引力俘获的现成天体但这要求一 个实际上不可行的扩展的地球大气层来散发穿过大气层的月球 的能量。还有一种假说是同源说 即有人认为地球和月球是在 最原始的吸积盘里形成的但这无法解释月球中金属铁的剥夺。 而且这些假说还不能解释地一月系统所要求的高标准角动量 当今占上风的假说是碰撞说81即有人认为地一月系统是一 次大碰撞的结果：一个火星大小的天
9、体撞上刚刚形成的原始地 球。爆炸的物质进入环绕地球的轨道然后积聚形成月球I3Sl。然 而陨石分析表明火星和行星这些太阳系内的天体具有与地球 大不相同的氧和钨同位素组成而地球和月球具有几乎相同的 同位素组成 发表在2012年的对Apollo月球样本所作的钛同位 素分析也表明月球和地球具有相同的组成l1这与月球形成的碰 撞说相矛盾。另外，若真的发生了这样的碰撞则碰撞过程中所 释放的巨大能量以及随后在地球轨道中发生的物质重聚将融化 整个地球外壳形成岩浆海洋。新形成的月球上也有它自己的岩 浆海洋估计海洋深度从500km到整个月球半径之长 而事实并 非如此可见碰撞说也不成立【91 既然月球既不是被地球俘
10、获的一个现成天体也不是地球与 别的天体碰撞的产物因此月球只能是地球自身的产物。但是 地球也不具有足够的转速来把与地球紧密相连的月球部分随意 抛出去因此。月球应该是在特殊力的综合作用下从地球分离出 来。进入绕地球旋转的轨道形成环地卫星。 2、月球起源新解说 在地球形成的初期，因为没有水，包围地球的外壳是岩石层， 称为火成岩全球平均厚度为338 km。在地壳与地幔之间的界 面称为莫霍面(Moho)。在莫霍面下面是另一岩石层其厚度从 40km到70km不等 地壳与莫霍面下面的岩石层一起构成地球 的岩石圈嘲，如图1fa)所示。 图1地球的结构及其内部状态 后来，庞大的地球不断吸收宇宙中的水气，形成了河
11、流、湖 泊、海洋和其他水体，构成地球的水圈。在水的长期侵蚀下，岩石 圈分裂成一些大板块，有的大板块又进一步分裂戒一些黔 。宥 7 鼢 的断块被海洋包嗣着有的断块被海洋覆盖着 两极融冰常常导 致海洋水量的增加额外的水在引力的影响下涌向赤道地区导 致地球“腰围”增大成为扁平的椭球体。有些靠近赤道的断块被 较深的海水包围或覆盖着 这些断块在海水的长期侵蚀下形成许 多溶洞比重大大减小 有的断块内部被地幔的高温熔化成岩浆 (如图lfb1所示)岩浆遇到从外部孔隙渗入的水分之后水分立即 气化使气体进入岩浆内部，待岩浆冷却后形成比水轻的浮石。特 别地如果渗入孔隙足够大，可能发生火山岩浆喷发喷出物质的 高度有时
12、超过世界最高峰的高度884443米171(如图2所示)。 一 图2 1991年菲律宾皮纳图博火山所喷发的火山灰高达19km 在水的长期侵蚀下有的断块几乎从地球中割裂开来，底部 的岩基也完全被海水蚀透 有一天当地球自转到这样一个断块 背离太阳而处于远日点时(如图3所示)大量的海水通过断块 底部的溶洞进人地幔与炽热的岩浆发生接触产生巨大的爆 炸将断块炸裂成多个浮石碎块其中有些浮石碎块在持续巨大 的岩浆喷射力的推动下经过大而深的岩洞可获得第一宇宙速度 以上的飞行速度从而进入绕地球运行的轨道 在这些进入绕地 轨道的浮石碎块中有一块体积最大的浮石碎块就是后来形成月 球的雏形 由于一次规模极大的岩浆喷发足
13、以将质量可观的物质送入 太空就会使地球剩余质量发生明显改变 当太阳感觉到这一点 时，就会将地球拉向太阳，即当地球受到太阳万有引力 和地 幔射气岩浆喷发产生的巨大持续反作用力 的综合作用下地 球就被推向太阳如图3所示 图3月球与地球的分离 事实上我们可以用经典力学的定律来证明地月分离的可 能性： (1)首先月雏升空是可能的。正如空中飞行的许多陨石实际 上是南地球岩浆喷射送入绕地运行轨道的月雏浮石在巨大岩 浆喷射力的推动下经过大而深的岩洞也可获得第一宇宙速度以 上的飞行速度进入绕地球运行的轨道 它是一块较大的飞行岩 石。 (2)地球被拉向太阳也是可能的。假设太阳的质量为旭。地 球喷月后剩余质量为m
14、 喷月时喷出物质总量为m 地球喷月 前的质量为m。r=啪 +脚 )，喷月前地球到太阳的质心距离为 地 球绕太阳运转的的速度为v地球喷月后剩余部分到太阳的质心 距离为r，(lmlv2r1)=F= l2) 即太阳对质量为m 的地球的引力大于质量为埘 的地球绕太阳 运转的离心力，加上地幔岩浆喷射产生的巨大持续反作用力 ， 就会把质量为m，的地球拉向太阳。口 月球雏形最初进入的绕地轨道可能相距地球较近，地球周 同有大量的地球喷射出来的物质 后来月球雏形不断地吸收轨 道附近的物质而变得越来越大并渐渐地远离地球成为今天庞 大而遥远的月球。关于这一点可证明如下： 当月球绕地球正常运转时地球对月球的万有引力与
15、月球 的离心力大小相等、方向相反，假设地球的质量为M月球的质 量为m ，月球绕地球运转的轨道半径为L转速为v。则 G-ml f =ml h 月球吸取质量为m2(m1)的失重物质时 Gm1MI +o(m1+m vY r 月球就稍微远离地球 口 根据上面的讨论可知正是在地球发生巨大岩浆喷发时月 雏被射人绕地运转的轨道然后不断吸收宇宙物质而演进到现 在的月球所以这个月球起源新解说可被称为“发射一演进理论 (1aunchev0lution theory)”。这个新解说是一个最自然的解说能 够很好地回答现有解说所不能回答的问题 比如对于“地球与 月球的物质成分有差别”和“月球甚至比地球古老”问题回答是
16、远离地球的深空弥漫着太阳系的原始物质缺乏来自地球的物 质因此现在的月球表面更多地覆盖着太阳系的原始物质这就 使得对月球岩石样本的分析可得出“地球与月球的物质成分有 差别”以及“月球甚至比地球古老”的结论 关于“月球比地球更 缺乏水分”的问题回答是月球相对于地球来说是一个小得多的 天体地月附近空间的水分更多地被地球吸收了 3、结论 通过分析地球的演进过程可找到月球产生的规律 月球的 产生源于地球长期受到水的侵蚀产生了一些与地球分裂的断 块有的断块里面形成了许多溶洞或浮石结构因而比重很小： 当大量的水通过溶洞进入地幔与炽热的岩浆接触时就会产生 巨大的爆炸将断块炸裂成多个浮石碎块其中有些浮石碎块在
17、持续巨大的岩浆喷射力的推动下经过大而深的岩洞可获得第一 宇宙速度以上的飞行速度从而进入绕地球运行的轨道 在这些 进入绕地轨道的浮石碎块中有一块体积最大的浮石碎块就是后 来形成月球的雏形 后来月雏不断地吸收轨道附近的物质而变 得越来越大并渐渐地远离地球 太阳系中有自然卫星的行星包括地球、火星、木星、土星、天 王星和海王星它们的自然卫星的产生机制与月球的产生机制 是类似的也是南于水的作用长期侵蚀产生的。由此可以推断 有自然卫星的行星上面必定有液态水的存在和活动 基金项目：江西省自然科学基金项目(991810) 参考文献： 【1http：wwwastrobionetpressrelease4673t
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