月亮

这张月亮的照片是在2011年10月2日在Angera,伦巴第拍摄的。信用:米洛。单击图片以查看Flickr。

在夜空中抬头。在一个晴朗的夜晚,如果你’re lucky, you’ll瞥见了所有的月亮闪耀’s glory. As 地球‘唯一的卫星,月亮已经过了三十亿多年来的星球。人类从未有过人类的避风港’能够抬头看天空,看到月亮望着它们。

因此,它在每个人类文化的神话和占星术传统中发挥了至关重要的作用。许多文化认为它是一种神灵,而其他文化则认为其运动可以帮助他们预测难题。但它只是在现代,月亮的真正自然和起源,更不用说它在地球上的影响力,已经理解。

大小,质量和轨道:

平均半径为1737公里,质量为7.3477 x 10英寸,月亮为地球尺寸的0.273倍,0.0123幅度为0.0123。它的大小相对于地球,使其非常大的卫星– second only to ‘s size relative to 冥王星。平均密度为3.3464g /cm³,它为地球浓密0.606倍,使其在太阳系中的第二个密度月亮(之后 IO.)。最后,它具有相当于的表面重力 1.622米/秒2,这是0.1654倍,或17%,地球标准(G)。

月亮’S轨道的偏心率为0.0549,并在Perigee的距离在356,400-370,400公里处,在近距离的距离为404,000-406,700公里。这给它一个平均距离(半主轴) 384,399公里.或0.00257 au。月亮有一个轨道的时期 27.321582天 (27 d 7 h 43.1 min),并用我们的行星锁定,这意味着始终指向地球的相同面。

结构与组成:

很像地球,月亮具有差异化的结构,包括内芯,外芯,地幔和地壳。它’S核心是一种富含铁的富含铁的球体,占地240公里(150英里),由主要由液体铁制成的外部芯,其半径约为300公里(190英里)。

围绕芯是部分熔融的边界层,半径为约500 km(310 mi)。这种结构被认为通过在月球后不久的全球岩浆海洋的分数结晶发展’S 25亿年前的形成。这种岩浆海洋的结晶将创造富含镁和铁的含量富含碎片,较近顶部,矿物质如橄榄石,临床和矫形器下沉。

地幔也由富含镁和铁的火岩组成,地球化学映射表明,地幔比地球更富有铁’自己的披风。周围地壳估计平均厚50公里(31英里),也由火岩组成。

月亮是IO后太阳系中的第二颗卫星。然而,月球的内核很小,其总半径的约20%。它的组成不受很大的限制,但它可能是具有少量硫和镍和月球分析的金属铁合金’S的时间可变旋转表明它至少部分地熔融。

艺术家月亮内部结构的概念例证。信用:诺亚·
艺术家月亮内部结构的概念例证。信用:诺亚·

也已经在月球上确认,其中大多数位于永久阴影的陨石坑的杆子,也可能在 位于月球表面下方的水库。广泛接受的理论是大多数水都是通过月球产生的’s 太阳风的相互作用 –质子与月球粉尘中的氧气碰撞以创造H²O–虽然其余的是通过综合撞击沉积。

表面特点:

月球地质(又名硒学)与地球的地质有很大差异。由于月球缺乏大量氛围,因此它不会遇到天气–因此没有风侵蚀。同样,由于它缺乏液态水,因此在其表面上流动水也没有侵蚀。由于其体积小,重力较低,在形成后,月亮更快地冷却,并且不经历构造板活性。

相反,月球表面的复杂地貌是由过程的组合引起的,特别是冲击陨石坑和火山。这些力量在一起创造了一种月球景观,其特点是影响陨石坑,他们的喷射,火山,熔岩流动,高地,洼地,皱纹脊和Grabens。

月亮最鲜明的方面是其明亮和暗区之间的对比。较轻的表面被称为“lunar highlands”虽然叫做较暗的平原 玛丽亚 (来自拉丁语 母马, for “sea”)。高地是由火成岩制成的,其主要由长石组成,但还含有痕量的镁,铁,辉石,ilmenite,磁铁矿和橄榄石。

克罗拉C广角相机(WAC)月球南极地区马赛克,宽度〜600公里。信贷:美国宇航局/加利氟烃/亚利桑那州立大学。
克罗拉C广角相机(WAC)月球南极地区马赛克,宽度〜600公里。信贷:美国宇航局/加利氟烃/亚利桑那州立大学。

相反,母马区域由玄武岩(即火山)岩石形成。玛丽亚地区经常与之重合“lowlands,”但重要的是要注意低地(如在其中 南极 - 奥克森 盆地)并不总是被玛丽亚覆盖。高地比可见的玛丽亚年长,因此更严重起重。

其他特征包括罗格斯,这些特征是具有类似频道的长,狭窄的凹陷。这些通常落入三类之一:蜿蜒的罗尔斯,遵循蜿蜒的路径;弧形罗尔斯,曲线平滑;和线性罗尔斯,遵循直路。这些特征往往是形成由于冷却和塌陷的局部熔岩管的结果,并且可以追溯到其源(旧的火山通风口或月球圆顶)。

月球圆顶是与火山活动有关的另一个功能。当相对粘性的时,可能是富含二氧化硅的熔岩,从本地通风口爆发,它形成了被称为月球圆顶的屏蔽火山。这些广泛,圆润,圆形的功能具有轻柔的斜坡,通常在直径8-12千米上测量,并在其中点上升到几百米的海拔。

皱纹脊是玛丽亚内部压缩构造力的特点。这些特征代表了表面的屈曲,并在玛丽亚部分地区形成长脊。 Grabens是在延伸应力下形成的构造特征,并且在结构上由两个正常断层构成,它们之间的下降块。大多数Grabens都在农历玛丽亚靠近大冲击盆地的边缘。

Rima Ariadaeus从阿波罗10.左半部分的Rille南部的火山口是Silberschlag。右上角的黑暗贴片是火山口Boscovich的地板。信用:美国宇航局
Rima Ariadaeus从阿波罗10.左半部分的Rille南部的火山口是Silberschlag。右上角的黑暗贴片是火山口Boscovich的地板。信用:美国宇航局

冲击陨石坑是月亮’■最常见的特征,并且在固体(小行星或彗星)以高速下与表面碰撞时。撞击的动能产生压缩冲击波,产生凹陷,然后是稀疏波,从火山口中推动大部分喷射器,然后是形成中心峰的篮板。

这些陨石坑的尺寸范围从巨大的南极 - 奥克伦盆地的直径近2,500公里,深度为13公里。一般而言,影响陨石坑的农历历史遵循随着时间的推移减少火山口尺寸的趋势。特别地,在早期形成最大的冲击盆地,这些撞击盆地由较小的陨石坑连续覆盖。

估计大约300,000个陨石坑在月球上宽于1公里(0.6英里) ’单独靠近一侧。其中一些被评为学者,科学家,艺术家和探险家。缺乏氛围,天气和最近的地质过程意味着许多这些陨石坑都被保存完好。

月球表面的另一个特征是存在 概略 (又名。月尘,月球土壤)。由小行星和彗星碰撞数十亿年的碰撞,这种微晶粉尘的细粒覆盖了大部分月球表面。该极雾含有岩石,原始基岩的矿物片段,并且在冲击期间形成的玻璃颗粒。

月球regoolith在阿波罗11船员留下了靴子。信用:美国宇航局
历史悠久的靴子打印在月球重新旋转中由Apollo 11船员留下。信用:美国宇航局

utroOlith的化学成分根据其位置而变化。虽然高地的高原富含铝和二氧化硅,但玛丽亚的巨石富含铁和镁,是二氧化硅差,也是它形成的玄武岩岩石。

月球的地质研究基于基于地球望远镜观测的组合,从轨道航天器,月球样本和地球物理数据的测量。在此期间直接抽出一些地点 阿波罗 missions 在20世纪60年代后期和20世纪70年代初期,它返回大约380公斤的月球岩石和土壤,以及几个任务 苏维埃 Luna. programme.

气氛:

很像 ,月亮具有脆弱的气氛(称为曝光),导致严重的温度变化。这些范围从-153°C至107°C平均,虽然记录了低至-249°C的温度。美国宇航局的Ladee的测量有使命确定的expoSeepe大多组成 氦,霓虹灯和氩气.

氦气和霓虹灯是太阳风的结果,而氩气来自月球内部的天然放射性衰减,钾的内部。还有证据 冷冻水 存在于永久阴影的陨石坑中,潜在地低于土壤本身。水可能已经 由太阳风吹过 或被彗星存放。

形成:

已经提出了几种理论用于形成月亮。这些包括来自地球的月亮裂变’通过离心力的地壳,月亮是地球被捕获的预先形成的物体’S的重力,以及地球和月亮共同形成在原始的增生盘中。月亮的估计年龄也从它形成4.40-44.5亿年前 4.527±0.010亿 years ago, 太阳系形成后大约30-50万年。

今天的现行假设是由于新形成的原型和火星大小对象之间的影响而形成的地球系统(命名 the)大约45亿年前。这种影响将从两个物体到轨道中的爆破材料,最终被抑制形成月亮。

由于几个原因,这已成为最受欢迎的假设。对于一种,这种影响在早期的太阳系中是常见的,并且计算机模拟模拟影响的计算机模拟与地球系统的测量相一致’S角动量,以及月球核心的小尺寸。

此外,各种陨石的考试表明其他内太阳系体(如 火星vesta.)在地球上具有非常不同的氧气和钨同位素组合物。相比之下,阿波罗任务带回的月球岩石的考试表明地球和月球具有几乎相同的同位素组合物。

这是最引人注目的证据,表明地球和月球有一个共同的起源。

与地球的关系:

月亮在地球周围完成了一个完整的轨道,并每27.3天(其恒星期)约为固定的星星。但是,由于地球正在绕太阳轨道的轨道同时,月球呈现相同的略微更长 阶段 到地球,约为29.5天(其佐剂期)。在轨道上的存在在轨道中以多种方式影响地球的条件。

最直接和显而易见的是其重力拉在地球上的方式– aka. it’潮汐效应。这是海平面的升高,这通常被称为海洋潮汐。因为地球旋转大约比月亮在其周围的速度快27倍,所以凸起与地球一起拖动’表面比月亮移动快,在其轴上旋转时,每天旋转一次。

海潮被其他效果放大,例如水与地球的摩擦耦合’通过海洋地板,水的惯性旋转 ’S的运动,海洋盆地在陆地附近较浅,不同海洋盆地之间的振动。地球上的太阳的引力吸引力’S海洋几乎是月亮的一半,他们的引力相互作用负责春天和保姆潮汐。

月球和最近月亮最近的凸起之间的引力耦合充当地球上的扭矩’S旋转,从地球上排出角动量和旋转动能’S旋转。反过来,角动量被添加到月球上’S轨道,加速它,将月球升至一个更长的轨道。

因此,地球和月亮之间的距离正在增加和地球’S旋转正在减速。 Lunar测量激光反射器的测量(在阿波罗任务期间留下)发现了月亮’距离地球的距离每年增加38毫米(1.5英寸)。

地球和月亮的加速和放缓’S旋转最终将导致地球和月亮之间的相互潮汐锁定,类似于冥王星和夏隆的经验。然而,这种情况可能需要花费数十亿年,并且阳光预计将成为一个红色的巨型和吞噬地球。

月球表面也经历了27天超过10厘米(4英寸)幅度的潮汐,两个部件:由于地球(因为它们处于同步旋转)和来自太阳的变化部件。这些潮汐力引起的累积应力产生 moonquakes。尽管存在不那么常见和弱的地震,但Moonquakes可以持续更长时间(一小时),因为没有水来抑制振动。

地球上的月球效果生活的另一种方式是通过弥补(即Eclipses)。这些只是当太阳,月亮和地球处于直线时发生,并采取两种形式之一– a 月蚀 A. 日食。当一个满月在地球后面时发生月食’S阴影(umbra)相对于太阳,导致它变暗并采取红面的外观(又名。一个“Blood Moon” or “Sanguine Moon”.)

当月亮在太阳和地球之间时,在新的月亮期间发生太阳日食。由于它们是天空中的相同明显的尺寸,因此月亮可以部分地阻挡太阳(环形日食)或完全阻挡它(总Eclipse)。在总食的情况下,月亮完全覆盖了太阳的盘子,太阳能电晕变为肉眼。

几何图形,创建了全球日食。信用:美国宇航局
几何图形,创建了全球日食。信用:美国宇航局

因为月亮’在地球周围的轨道倾斜约5°到太阳周围地球的轨道倾斜,日食不会发生在每一个全新的月亮。为了发生日食,月亮必须靠近两个轨道飞机的交叉点。由月亮和地球的月亮和月亮的日落的周期性和再次发生,由地球进行了描述“萨索斯周期“,这是大约18年的时间。

观察史:

自史前时代以来,人类一直在观察月亮,并了解月亮’S周期是天文学最早的发展之一。当巴比伦天文学家录制了月食的18年的卫星周期时,这是BCE的最早的例子来自于5世纪的BCE,印度天文学家描述了月亮’每月伸长率。

古希腊哲学家Anaxagoras(510.510–428 BCE)推出了太阳和月亮都是巨大的球形岩石,后者反射了前者的光芒。在亚里士多德’s “在天堂上“他在350年写的是,月亮据说月亮标志着可变元素(地球,水,空气和火)的球体之间的边界,以及天堂–一个有影响力的哲学,占据了几个世纪。

在里面 2世纪的BCE.,Seleucia的Selleucus正确理解潮汐是由于月亮的吸引力,并且它们的高度取决于月亮’S相对于太阳的位置。在同一世纪,Aristarchus从地球上计算了月球的大小和距离,获得了地球半径的约20倍的值。 Ptolemy(90-168 BCE)大大改善了这些数字,谁’平均距离的平均距离为59次’S半径和直径为0.292的地线直径接近正确的值(分别为60和0.273)。

在4世纪的BCE,中国天文学家施申为预测太阳和月食的指示。到了汉代(206 BCE–220 CE),天文学家认识到月光从太阳反射,金方(78-37 BC)假设月亮是球形的。

在499年,印度天文学家aryabhata在他的 aryabhatiya 这反映了阳光是月亮闪耀的原因。天文学家和物理学家Alhazen(965-1039)发现,阳光不是像镜子一样从月球反射,而是从各个方向从月亮的每一部分发出光线。

宋古(1031-1095)宋代创造了一个寓言来解释月球和衰落的阶段。根据沉,它与圆形反射银球相当,当用白色粉末浇上并从侧面观察时,似乎是新月形。

在中世纪,在望远镜的发明之前,月亮越来越被认为是一个领域,但很多人都认为它是“perfectly smooth”。与中世纪天文学保持联系,亚里士多德’与基督教教条的宇宙理论,这一观点后来将被挑战,作为科学革命(第16世纪)的一部分,其中月亮和其他星球将被视为类似于地球。

使用自己设计的望远镜, 伽利略·伽利雷 在1609年绘制了月亮的第一个伸缩图之一,他包括在他的书中 Sidereus nuncius. (“星星信使)。从他的观察结果中,他指出月亮不顺利,但有山脉和陨石坑。这些观察结果,再加上卫星的观察轨道木星,帮助他推进了 宇宙的皮层模型.

月亮的伸缩映射,导致月球功能详细映射并命名。意大利天文学家Giovannia Battista Riccioli和Francesco Maria Grimaldi的名称仍在今天。 Leanar地图和书籍由德国天文学家威廉啤酒和约翰Heinrichmädler创建的月球特征是1834年至1837年间的第一个准确的青少年学习,并包括超过一千山的高度。

伽利略首次指出的月球陨石坑被认为是火山,直到19世纪70年代,当英国天文学家理查德专业人员建议他们被碰撞形成。这一观点在19世纪的剩余时间内获得了支持;在20世纪初,导致了月球地层的发展–一部分的春天学的越来越多的领域。

勘探:

随着开始的开始 太空时代 在20世纪中期,第一次探索月亮的能力是可能的。随着冷战的开始,苏联和美国空间计划都持续努力首先到达月球。这最初包括将捕获探针与地面上的捕获探针组成,并有效地与宇航员制作载有载有载人任务的宇航员。

苏联Luna 1机器人空间探头。信用:RIA Novosti / Alexander Mokletsov / Public Domain
苏联Luna 1机器人空间探头。信用:RIA Novosti / Alexander Mokletsov / Public Domain

与苏维埃的探索开始了 Luna. 程序。在1958年开始,该编程遭遇了三名无人探针的损失。但到1959年,苏维埃设法成功地向月球发出了十五个机器人航天器,并在太空勘探中完成了许多第一款。这包括第一个以逃避地球的人为物体’s gravity (Luna. 1),第一个影响月球表面的人为物体(Luna. 2)和月亮远侧的第一张照片(Luna. 3)。

在1959年至1979年期间,该计划也设法在月球上第一个成功的柔和着陆(Luna. 9),第一个无人驾驶车辆到月亮轨道(Luna. 10.) –两者在1966年。岩石和土壤样品被三个返回地球 Luna. 样本返回任务– Luna. 16. (1970), Luna. 20. (1972),和 Luna. 24. (1976).

两名开创性机器人群登陆月球– Luna. 17 (1970)和 Luna. 21. (1973) – as a part of Soviet Lunokhod计划。从1969年到1977年,该计划主要旨在为计划苏联载人的月亮特派团提供支持。但随着苏联载人的月亮计划取消,他们被用作遥控机器人拍照并探索月球表面。

美国宇航局 began launching probes to provide information and support for an eventual Moon landing in the early 60s. This took the form of the 游侠计划,从1961年开始–1965年并制作了月球景观的第一个特写图片。它之后是 月球轨道程序计划 1966 - 67年之间的整个月亮的地图,以及 验船师计划 将机器人着陆器发送到1966 - 68年之间的表面。

1969年,宇航员 尼尔阿姆斯特朗 成为第一人在月球上行走的人。作为美国使命的指挥官 阿波罗11.,他在1969年7月21日首次在02:56 UTC放映月球。这代表了冠军 阿波罗计划 (1969-1972),这试图将宇航员送到月球表面,以进行研究,成为第一个在地球以外的天体上设置脚的人类。

阿波罗 1117 任务 (save for 阿波罗13.中止其计划的月球着陆)将共13个宇航员送到了月球表面,并返回了380.05公斤(837.87磅)的月球岩石和土壤。在所有Apollo Landings期间也安装了科学仪器包装在月球表面上。长寿命的仪表站,包括热流探针,地震仪和磁力计,安装在 阿波罗12,14,15,16,17 着陆场地,其中一些仍然是运作的。

月球比赛结束后,农历任务中有一个平静的。然而,在20世纪90年代,还有更多国家涉及太空探索。 1990年,日本成为第三国将航天器放入月球轨道的国家 波根 航天器,释放较小的轨道轮 Hagoroma. probe.

1994年,美国派出联合国防部/美国宇航局航天器 克莱门丁 到月球轨道获得月亮的第一个近全球地形图和月球表面的第一个全局多光谱图像。 1998年被1998年遵循这一点 月球勘探器 使命,其仪器表明月球杆在月球上存在过量氢气,这可能是由于在永久阴影的陨石坑内的较高米的较高米的水冰的存在而导致的。

嫦娥3月兰德的马赛克和农历在月球日期间,中国的玉图月球队的梅子月亮队的梅拉表面。注意左边的着陆斜坡和罗孚轨道。信用:CNSA / Sastind /新华社/ Marco di Lorenzo / Ken Kremer
张的马赛克’e-3月亮兰德和月球表面,由玉图罗孚在农历日3.信贷:CNSA / Sastind /新华社/ Marco di Lorenzo / Ken Kremer

自2000年以来,探索月球加剧,越来越多的缔约方参与其中。 esa’s Smart-1 宇宙飞船,第二个离子推进的航天器创造,在2004年11月15日的轨道中,在轨道上进行了对月球表面上的第一个详细的化学元素调查,直到2006年9月3日的月球影响。

中国追求了一个雄心勃勃的月球探索计划 张’e program。这开始了 张’e 1,在十六个月轨道(2007年11月5日)成功获得了月亮的完整图像地图–2009年3月1日)月亮。这是2010年10月的随访 张’e 2 在2012年12月在2012年12月在2012年12月进行小行星4179 Toutatis之前,将月球映射到更高的分辨率,然后进入深空。

2013年12月14日, 张’e 3 通过将月球兰德拉到月球上,改善了其轨道使命前辈’S表面,又部署了一个名为的月球流动站 yutu. (literally “Jade Rabbit”). In so doing, 张’e 3 自此做了第一个柔软的月球着陆 Luna. 24. 1976年,和第一次月球流动站以来 Lunokhod 2. in 1973.

2007年10月4日至2009年6月10日之间, 日本航空航天勘探机构‘s (JAXA) kaguya. (“Selene”) mission –月球轨道器配有高清摄像机和两个小型无线电发射器卫星–获得了月球地球物理数据,并从地球轨道上拍摄了第一部高清电影。

印度空间研究组织 (isro)第一个月球使命, Chandrayaan I.,2008年11月至2009年8月的月球,并创造了月球表面的高分辨率化学,矿物学和光学地质图,以及确认月球土壤中的水分子存在。 2013年,与Roscosmos合作计划的第二次任务,但被取消。

美国宇航局 has also been busy in the new millennium. In 2009, they co-launched the 月球侦察轨道器 (LRO) and the 月球停机口观察和传感卫星 (LCross)撞击器。 LCROSS通过在2009年10月9日在火山口城市广泛观察到的作用而完成了这一使命,而其中 克罗拉 目前正在获得精确的月球高度和高分辨率图像。

两个美国国家航空航天局 重力恢复和室内图书馆 (Grail)宇宙飞船于2012年1月开始展现月亮,作为一些关于月球的使命的一部分’■内部结构。

即将到来的农历任务包括俄罗斯’s Luna.-glob. 一个无人着陆器,一套地震仪,以及基于失败的火星失败的轨道 Fobos-Grunt. 使命。私人资助的月球勘探也得到了促进的 谷歌Lunar X奖已于2007年9月13日宣布,向任何可以在月球上落地机器人流动站并达到其他指定标准的人提供2000万美元。

根据条款 外层空间条约,月亮仍然是免费的,探索和平目的。随着我们探索太空的努力,计划创建月球基地,甚至可能成为永久性的解决可能成为现实。期待遥远的未来,它会’T远远令人想象天然出生的人类生活在月球上,也许被称为骚扰(虽然我想象怪尼会更受欢迎!)

我们今天在宇宙中有很多关于月亮的有趣文章。下面是一个涵盖我们今天所知道的一切的清单。我们希望你能找到你要找的东西的:

月球上可能有熔岩管,足够大的整个城市

自1970年以来每年,天文学家,地质学家,地球物理学家和一系列其他专家都聚集在一起参加 农历和行星科学会议 (LPC)。由农历和行星学院(LPI)和NASA共同赞助’S的约翰逊航天中心(JSC),这次年度活动是来自世界各地的科学家的机会,分享并展示关于地球的最新行星研究’s only moon.

今年,最大的注意力之一是一支来自普渡大学的一支学生团队的三月十七日星期二提出的调查结果。由大学的研究生领导’s 地球部,大气和行星科学,他们分享的研究表明月球上可能有稳定的熔岩管,足以容纳整个城市。

除了成为未来地质和地球物理研究的目标之外,这些管的存在也可能是未来人类空间探索的福音。基本上,他们认为这么大,稳定的地下隧道可以为人类定居点提供一个家庭,将它们从有害的宇宙辐射和极端处于温度下屏蔽它们。

哈德利里尔,在亚平宁山脉的脚下,环绕着阿波罗15落在的母马·伊斯利亚(NASA / JAXA)
哈德利里尔,在亚平宁山脚下环绕着母马的伊斯利亚,其中阿波罗15落在落地。信用:美国国家航空航天局/ JAXA

熔岩管是通过流动熔岩形成的天然导管,由于火山喷发而在表面下方移动。当熔岩移动时,它的外边缘冷却,形成一个硬化的沟道状地壳,一旦熔岩流动停止就留下。有一段时间,农历学者一直在猜测熔岩流动在月球上发生,这是通过表面上的蜿蜒罗尔斯的存在所证明。

蜿蜒的罗尔斯在像沟道的月球表面中是狭窄的凹陷,并且具有弯曲的路径,蜿蜒穿过河流横跨河流。目前认为这些罗尔斯是岩浆管或灭绝的熔岩流量的遗体,这被他们通常在灭绝火山的网站上开始的事实备份。

在过去范围内观察到月球的那些宽度高达10公里,长度的数百公里。在那个尺寸,存在稳定的管–即,一个没有折叠形成蜿蜒的Rille–将足够大以容纳一个大城市。

为了他们的研究,Purdue团队探讨了相同规模的熔岩管是否可能存在地下。他们发现的是,熔岩管的稳定性依赖于多个变量 - 包括宽度,屋顶厚度和冷却熔岩的应力状态。研究人员还建模了熔岩管,其中熔岩由熔岩置于一个厚厚的层,熔岩置于许多薄层。

费城市在理论月球熔岩管内显示出来。普渡大学的研究人员队探讨了熔岩管是否超过1公里的宽度可以在月球上保持结构稳定。 (普渡大学/由David Blair提供)
一个理论月球熔岩管的内部,与费城城市展示规模。信贷:普渡大学/大卫布莱尔

大卫布莱尔,普渡的研究生’s 地球部,大气和行星科学,领导的研究检查了在月球上是否在结构上保持结构稳定的空熔岩管是否仍然存在。

我们的工作有点独特于我们’在Purdue的各个部门的人才组合,”布莱尔今天通过电子邮件告诉宇宙。 “鲍勃教授(土木工程教授)的指导’能够将岩石力学的现代理解纳入我们的计算机型号的熔岩管,看看它们在月球重力下它们的实际失败和突破。”

为了他们的研究,该团队构建了许多模型 不同尺寸的熔岩管和具有不同的屋顶厚度以测试稳定性。这包括检查每个模型,看看它是否预测了熔岩管中的任何位置的故障’s roof.

“我们发现的是令人惊讶的,” Blair continued, “在那个大多数较大的熔岩管比以前认为的那样是可能的。即使屋顶只有几米厚,熔岩管一公里宽,可能能够保持站立。但是,为什么,令人惊讶的是。我们在主题上找到的最后一项工作来自 阿波罗 时代,并使用了熔岩管形状更简单的近似–屋顶的扁平梁。

 Monsrümker在海洋床上崛起,在月球轨道上从Apollo 15拍摄。
Monsrümker,月球上灭绝的火山形成’S表面,由Apollo 15 SpaceCraft在轨道上成像。信用:美国宇航局

他指的是,“在月球蜿蜒的原点“,发表于1969年在杂志中 现代地质学。在它中,Greeley教授,Oberbeck和Quaide提出了蜿蜒的罗尔斯形成与熔岩流管的崩溃相关的论点,并且仍然存在稳定的罗布。计算平梁屋顶,他们 工作发现最多熔岩管尺寸仅为400米。

“我们的模型使用更类似于的几何形状’在地球上的熔岩管中看到的s,” Blair said, “一种带有拱形屋顶的半椭圆形状。拱形屋顶让较大的熔岩管保持态度是有道理的:人类已经知道,因为拱形屋顶允许隧道或桥梁留在更宽的跨度。 ”

纯粹的研究也建立在 之前的学习 由JAXA和NASA进行的图像“skylights” on the Moon –即月域面的孔–确认了洞穴的存在至少几十米。来自美国国家航空航天局的数据’S的月球重力恢复和室内实验室(Grail)–这在月球厚度上显示出大的变化’S地壳仍在解释,但也可能表明大型地下凹槽。

因此,布莱尔相信他们的工作为以前做过的许多不同类型的观察结果开辟了新的和可行的解释。以前,在月球上可能存在大型稳定的洞穴。但感谢他的团队’S的理论研究,现在已知在适当的条件下,它是最不可能的。

由美国航空航天局的Grail任务计算的月球厚度。近侧位于图片的左侧,右边的远侧。信用:NASA / JPL-CALTECH / s。 Miljkovic
美国宇航局’S的月球重力恢复和室内实验室(Grail)mission calculated the thickness of the moon’s外壳。信用:NASA / JPL-CALTECH / s。 Miljkovic

另一个令人兴奋的方面,这项工作是其对未来勘探甚至在月球上的殖民化的影响。已经是,防辐射的问题是一个很大的问题。鉴于月亮没有气氛,殖民者和农业运营将没有宇宙射线的自然屏蔽。

“地质稳定的熔岩管绝对是人类空间探索的福音,” Blair commented. “像那样的洞穴可能是建立月球基地的一个非常理想的地方,通常用于支持月球上持续的人类存在。 通过以下几米表下面,您突然缓解了许多尝试居住在月球表面上的问题。”

基本上,除了保护辐射之外,地下基座还将回避微晶体的问题,并且在月球表面上常见的温度的极端变化。什么’更稳定,地下熔岩管也可以使人类居住地加压底座的任务。

“人们以前研究过所有这些事情,” Blair added, “但我们的工作表明,这些种类的机会可能存在–现在我们必须找到它们。自开始以来,人类一直住在洞穴中,也可能在月球上有意义!”

除了梅索,布莱尔和鲍勃外,团队成员还包括奴隶·卡普兹和罗汉秀,研究生 航空航天学院; Kathleen Howell,Purdue’S Hsu Lo航空和天体工程教授; Andy M. Freed,地球,大气和行星科学副教授;和大学米尔伯里,地球,大气和行星科学部的博士后研究助理。

进一步阅读: 普渡新闻