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阿波罗登月结果:月面上铺着玻璃,该谜团已被解开

时间:2017-08-05 16:18   来源: 互联网    作者:醉言    阅读量:17023   

原标题:阿波罗登月结果:月面上铺着玻璃,该谜团已被解开

1. 月面上的玻璃体

科学家发现,月球表面有许多地方覆盖着一层半透明的玻璃状物质,称之为玻璃体。这种玻璃体的颗粒直径很小,大部分小于1毫米。在月球上,这种玻璃体到处都有,俯拾皆是。阿波罗11号取回的月尘样品中,玻璃体占了50%;阿波罗12号取回的样品中,玻璃体有着各种形状,表面还有许多大小不等的空洞。因为月壤中差不多有一半是玻璃体,有很多地方表面光滑如玻璃,所以,有的科学家干脆形象地称之为:月面上铺着玻璃!

月球表面

科学家把月壤样品带到实验室,用“同步加速器纳米层析”(synchrotron-based nano tomography)技术,在不破坏样品的情况下来研究这些细小的玻璃体。纳米层析技术是通过光显微镜来制成纳米粒子的3D图像。在光显微镜下可以看到玻璃体内部的3D图像。用3D眼镜可以看到玻璃体内部的奥祕。观察到的结果让科学家惊呆了:玻璃体内部布满了遍及整个球体的多孔网络,这些网络由异形玻璃状颗粒——纳米颗粒组成。

月海上的玻璃体遍及整个月海,几乎占月海土壤的一半。它们是否由陨石撞击月面产生?如果这种说法是正确的,那么,必须有像落雨般的、遍及整个月海的陨石撞击,才有可能形成遍及整个月海的玻璃体。如此多的陨石撞击,必定在整个月海表面余留下密密麻麻的陨石坑。由于月球上既没有风、也没有雨,所以这些陨石坑是不会消失的。但从宇航员和环绕月球卫星拍摄的照片上来看,月海表面的陨石坑并不多。这表明月海上的玻璃体不是由陨石撞击产生的。再进一步来说,陨石撞击月面也不可能产生内部具有多孔网络的玻璃体。那么,月海中数量庞大的、细小的、内部具有多孔网络的玻璃体是如何产生的?

2.月球上产生玻璃体的条件

我们先来看看玻璃是怎么制造出来的。玻璃的主要生产原料为:纯碱、石灰石、石英(二氧化硅)。把这几种物质加热到熔融状态,并使它们充分混合。在熔融时它们会形成连续网络结构,在冷却过程中粘度逐渐增大并硬化,最后结晶为玻璃。普通玻璃的化学组成为:Na2SiO3,CaSiO3 ,SiO2等,主要成分是硅酸盐复盐,是一种无规则结构的非晶态固体。如果混入了金属氧化物或者盐类,玻璃的颜色、透明状态就会发生改变。很显然,月面上半透明的玻璃体就是由硅酸盐复盐、各种各样的金属氧化物以及各种盐类在熔融状态下结晶而成的。

月海是月球撞击地球后才产生的。月海的形成分为两步:第一步,月幔熔岩通过被撞碎的巨大缺口涌上月面,凝固后形成月海底层——基岩。第二步,喷出到太空中的月幔熔岩冷却凝固后形成宇宙尘埃,它们回落月球表面,铺垫在基岩的上面,形成月壤。详情请看我以前发表的文章“登月结果:月壤覆盖整个月面,其形成之谜已被解开”。由此可以看出,月海中几乎全部物质都来自月幔。

根据月海岩石的分析结果,月海岩石由斜长石、辉石与橄榄石组成。斜长石的化学成分为(Na2O-Al2O3-6SiO2 )-(CaO-Al2O3-2SiO2),熔化之后,它正好是制造玻璃的原料。二氧化硅的熔点为1650(±50)℃,要使斜长石熔化,月幔中的温度必须超过1650℃。很显然,上层和中层月幔都达不到这个温度,只有下层月幔才有可能达到。但下层月幔的压力很大,二氧化硅的熔点也会增大,它还是保持固体状态而非熔融状态。但只有处于熔融状态的二氧化硅,它才有可能与Na2O、CaO以及月幔中的其它物质熔合在一起结晶成半透明的玻璃体。那么,是什么力量导致二氧化硅变成熔融状态呢?答案是:月球与地球碰撞的力量!

月海岩石

3. 玻璃体的形成

月球撞击地球时,与地球相接触的月壳必定被撞碎。由于撞击力强大,撞击处的物质在强大压力的推动下,向月球中心方向强力挤压,导致月幔内部压力急速增大,其内部温度随之急速上升,这是月球的运动动能转变为热能的结果。物质离撞击处越近,其受挤压的程度就越大,其温度上升就越高。由此导致靠近撞击处一侧的上、中层月幔的大部分物质因处于过热状态而熔化,二氧化硅自然也在熔化之列。熔化了的二氧化硅便与Na2O、CaO以及月幔中的其它物质搅浑在一起,共同构成了制造半透明状玻璃体的原料熔液。月球与地球碰撞只维持几分钟时间。当月球脱离地球表面时,月球内部受到的来自地球方向的压力就会突然消失,但月幔中物质的温度却不能突然下降,二氧化硅仍然处于熔融状态,不能结晶成玻璃体。

月球以超过每秒7.9公里的速度向上飞升,在地球引力的作用下月幔熔岩向下快速流向地球。在距离地球193公里的A点处,地球的引力刚好等于月球的引力。月球越过A点之后,没过多久它便停止向后喷出熔岩。这时,在A点和月球之间便充满了从月幔内部喷出来的大量熔岩。很显然,这些漂浮在太空之中的熔岩几乎处于失重状态。详情请看我以前发表的文章“登月结果:月壤覆盖整个月面,其形成之谜已被解开”。

在太空中,处于熔融状态的二氧化硅、Na2O、CaO以及其它物质会形成连续网络结构。但这种网络结构与它们在地球上形成的网络结构有很大差别。因为在太空中物质几乎处于失重状态,在这种状态下分子与分子之间的粘结力比在地球上小得多,它们在冷却过程中结晶而成的物体必定是细小的、内部具有多孔网络的玻璃体,它们无法凝聚成致密的、大块的玻璃。当月球变成地球的卫星之后,在月球引力的作用下,这些漂浮在空中的、细小的玻璃体便徐徐降落在月球的表面,降落在月海的表面,变成月壤的一个组成部分。至此,困扰了科学家40多年的月面上铺着玻璃之谜已经被解开。

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