趙艷燕
就好像有人把月球捏在大拇指和食指之間,用力一捏,月球就沿著它的赤道中部被輕輕捏扁。這并不令人意外。由于月球的自轉(zhuǎn),外側(cè)的離心力使月球兩端凸出。
在1799年,數(shù)學(xué)家皮埃爾-西蒙?拉普拉斯注意到月球的變形讓它來(lái)回?fù)u擺。雖然月球變扁的程度微小,月球如今寬2159英里,比兩極頂點(diǎn)之間的距離大約長(zhǎng)2.5英里。但從月球現(xiàn)在的周期27天7小時(shí)43分鐘11.5秒來(lái)看,這2.5英里是不容小覷的。
20世紀(jì)60年代和70年代人們又發(fā)現(xiàn)了月球的變形:月球和地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軸線開(kāi)始拉長(zhǎng)。就是說(shuō),如果月球沿著月球的赤道切成兩半,橫切面不會(huì)是一個(gè)圓圈,而更像是一個(gè)足球,其中的一個(gè)窄端對(duì)著地球。
月球不僅只有這一個(gè)秘密。它離地球近處一邊的構(gòu)成物質(zhì)和形狀不同于遠(yuǎn)處的一邊。雖然許多科學(xué)家認(rèn)為月球的形成是由于45億年前一個(gè)火星大小的物體撞擊了地球,但關(guān)于月球起源仍有許多不確定因素需要解釋。
美國(guó)麻省理工學(xué)院的地球物理學(xué)和行星科學(xué)教授瑪瑞亞?祖柏及其團(tuán)隊(duì)在最近一期《科學(xué)》雜志上稱,他們對(duì)月球的形狀有了一個(gè)合理的答案。
18世紀(jì)的拉普拉斯不知道的是月球正漸漸遠(yuǎn)離地球,運(yùn)行逐漸變緩。阿波羅宇航員留在月球表面的反射激光束顯示,月球每年遠(yuǎn)離地球1.5英寸。
據(jù)天文學(xué)家稱,相對(duì)于地球而言,月球以1:1的共振頻率在運(yùn)轉(zhuǎn),就是說(shuō)它的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)時(shí)間相同,所以月球的某一邊總是面對(duì)著地球。
麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們認(rèn)為,在月球形成的初期,它是以橢圓形的軌道運(yùn)轉(zhuǎn)而非圓形的,它的振動(dòng)頻率是3:2,每公轉(zhuǎn)兩圈時(shí)自轉(zhuǎn)三圈。但在潮汐力量的作用下,月球的共振頻率變成1:1。這樣的運(yùn)轉(zhuǎn)能為月球提供必需的力量。"這是一個(gè)存在達(dá)200年之久的問(wèn)題,現(xiàn)在,我們有了第一種行得通的解釋。"祖柏博士說(shuō)。
但加州理工學(xué)院天體物理學(xué)和行星物理學(xué)榮譽(yù)教授彼得?格得里奇說(shuō),麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)無(wú)法解釋為什么月球會(huì)有3:2的振動(dòng)頻率。"這是致命弱點(diǎn)。"他說(shuō)。橢圓形的運(yùn)行軌道和3:2的振動(dòng)頻率或許能解釋這種形狀,但無(wú)法解釋月球兩端的物質(zhì)差別。離地球近一端的月球外殼比較薄,由大量的黑色玄武石構(gòu)成,稱為月球表面的"黑暗地區(qū)",這些物質(zhì)由很久以前火山噴發(fā)而成;而離地球遠(yuǎn)一端的月球外殼比較厚,覆蓋著許多隕石坑,"黑暗地區(qū)"比較少。月球的質(zhì)量中心并不在月球的體積中心,而是移動(dòng)到離中心至少1英里處,其部分原因就是由于那些密集的玄武石。這種移動(dòng)究竟是如何發(fā)生的至今還是謎。
問(wèn)題解決的關(guān)鍵取決于人們對(duì)月球初期歷史的了解。壓倒性的理論認(rèn)為,一個(gè)火星大小的物質(zhì)撞擊地球后形成了月球。在這種理論的基礎(chǔ)上,科學(xué)家們認(rèn)為,在月球向外移動(dòng)前,它起初的運(yùn)轉(zhuǎn)軌道離地球非常近,可能只有16000英里,而現(xiàn)在大約距地球238000英里。
自阿波羅登月后的30年里,美國(guó)國(guó)家航空和宇宙宇航局(NASA)只實(shí)施了一次探索計(jì)劃,"月球勘探者"于1998年和1999年環(huán)繞月球運(yùn)轉(zhuǎn)。在NASA把宇航員送回地球后,探索月球計(jì)劃就變成了機(jī)器人的使命。2008年美國(guó)"月球巡邏者號(hào)"將登月。據(jù)悉,印度、日本和中國(guó)都在計(jì)劃類似的機(jī)器人任務(wù)。
科學(xué)家們預(yù)言,"月球?qū)W"的興盛時(shí)代已到來(lái)。