月球的撞击历史及其对月表物质的改造

外来天体物质的高速撞击作用贯穿了月球形成和演化的全部历史。撞击作用是塑造月球全球地貌、改造月表物质的物理化学特征、影响月球多圈层演化的重要地质营力。月球上的撞击过程、撞击历史及其对月表物质的改造，一直是月球科学研究的重要内容，也是月球探测的重点研究对象。本文综述了近十年来国、内外在月球的撞击过程、撞击历史和撞击改造浅表层物质研究中的重要进展，重点介绍了基于我国嫦娥探月工程获取的科学数据的相关研究成果，展望了该研究的发展方向，并对未来探测的重要观测目标提出了建议。     

月球起源研究进展

月球是地球唯一的天然卫星,早期学者认为地月系统是普遍存在的行星一卫星系统的一员,但是月球又有许多特征,如质量异常大,挥发分和Fe元素亏损等,传统理论难以解释这些特征.因此,针对月球的起源提出了四种学说:捕获理论,共增生理论,分裂理论和大碰撞假说.目前对大碰撞假说研究较多,但研究者们始终无法较好解释地月系统氧同位素的高度一致等特征.本文试探性提出新的月球起源分裂模型,能较好的解释某些月球特征,引起研究者们对月球起源新的思考.     

即将到来的行星学革命

关于月球的流行观点在两个基本点上可能是错误的.首先,至少有几大类月坑主要是月球内部原因引起的(某种形式的火山作用),而不是撞击作用的结果.这个论点引起了“强烈撞击期是否确实存在的疑问.其次,关于玻陨石是陨石撞击地球形成的这种成因与物理原理不符,因此应予抛弃.唯一可行的论点是月球的火山作用说,这种成因     

月球南极艾特肯盆地的地质特征:探索月球深部的窗口

月球南极艾特肯盆地(South Pole-Aitken Basin,简称SPA盆地)是月球上规模最大、最古老的撞击盆地,形成于43~39亿年前的前酒海纪。巨大的撞击可能挖掘出下月壳甚至月幔的物质,因此,它是探索月球深部物质组成的重要窗口。本文通过对SPA盆地形貌和构造特征、物质组成及其分布特征,以及形成机制等方面的分析,综述了艾特肯盆地的地质特征,探讨了SPA盆地对探索早期月球形成演化历史的意义。     

月球形成演化与月球地质图编研

按照大碰撞假说,月球形成于一次大碰撞事件,抛射出的高能量物质留在绕地轨道上,最后吸积形成月球。月球核幔在早期迅速发生分离,并出现全球性的岩浆熔融,形成了岩浆圈层（岩浆洋）。岩浆洋的结晶分异和固化导致了月壳的形成。随着月壳与月幔发生持续分异,形成了固化的月壳。而在月球后期的演化历史中,撞击作用是最重要的地质作用,形成了多尺度、多期次的撞击盆地和撞击坑,而大型撞击盆地多形成于月球演化的早期。月球地质图是开展月球形成与演化研究的重要手段,从20世纪60年代起,到70年代末止,通过对阿波罗时代探月成果的系统总结,完成了第一轮月球地质图的研制。但尽管从20世纪90年代以来国际月球探测和月球科学的研究进入一个新的高潮,获得了大量有关月球形成和演化的新认识,但还没有正式的新的月球地质图发布,因此开展新一轮月球地质图的编研,系统总结后阿波罗时代的月球探测与研究成果,是非常必要和迫切的。在新一轮月球地质图的编制过程中,需重点关注图件比例尺的选择、月面历史的划分以及月球构造和岩石建造的表达。     

论全球岩石圈板块构造的动力学机制

全球板块构造的动力学机制问题是一个热门但至今尚未解决的难题。本文首先回顾了近百年来大地构造学的各种主要假说和近四十年来板块构造学说的许多新进展。在上述研究的基础上, 受Rampino和Stothers关于陨击作用可引起地表重大灾变事件思想的启发,笔者提出了一个新的假说。基于中、新生代(200 Ma以来)每隔33 Ma太阳系就会穿越一次银河系星际物质密集的银道面,诱发太阳系内部引力场的巨变,使部分小行星失稳,从而撞击地球。笔者根据用以描述中生代以来全球板块构造的七种不同的运动模式, 提出了巨大陨星在不同地点、以不同角度撞击地表岩石圈,可能诱发地幔底辟的形成,从而推动板块呈放射状或单向运移的假说,也即在200、170、100、65和0.78 Ma等时期的陨击事件基本上是垂直地表面而撞击的,从而诱发地幔底辟的形成和岩石圈板块的放射状张裂和运移;138 Ma的陨击事件可能是指向印度板块的斜向撞击;而35 Ma时期的微玻璃陨石撞击事件则是陨石以极低角度撞击地球表面的表现。陨石撞击地球,这是太阳系内部各星体之间引力作用变化的表现,因而此假说不是什么外因作用论。     

月球探索可能揭示地球上生命起源的信息

天文学家估计，月球表面散落着８００多万吨地球的尘埃．他们认为，收集并研究这些星体碎片能够对生命与行星的起源进行更深入的了解．自太阳系形成以来，小行星及彗星不断地撞击地球、火星和金星，这种猛烈的撞击在大约３９亿年以前，通常被称为“晚期大碰撞”时期达到高峰．西雅图华盛顿大学的JohnArmstrong说：“月球见证并记载下了这一切．”我们的卫星是在约４５亿年以前，在地球与一个火星大小的星体之间巨大的撞击中形成的．Armstrong及其同事通过测量月球上环形山的数量和规模来评估这些撞击．他们推算出这些碰撞会向宇宙抛掷出多…     

关于生命起源研究的问题及其主攻方向的探讨

本文综述和分析了近几十年来国内外关于生命起源的研究的问题及各种假说和见解，提出物质的起源是生命起源问题研究的核心，生命起源问题应是研究原始地球的非生命物质如何演变成为生命物质的，地球上分子手性的起源是生命起源问题研究的主攻方向，有机分子光学活性百发生在由化学进化转入生物进化这一过渡阶段。     

古地磁学、工作方法及其应用(三)

古地磁的应用古地磁学在地球物理学和地质学方面的应用,其依据是地磁场在从前寒武纪到现在的全部演化过程中,磁极位置不断移动,极性经常倒转.也就是这一依据对大陆漂移和海底扩张等假说提供了重要证据.对地球膨胀说(即地球半径在缓慢地增大)提供了数据,可计算出各个地质史期的地球半径.用古地磁学研究宇宙星球(例如月球、陨石)上物质的磁性,从而了解地磁场的起源和演化等方面的问题.根据测得的地磁倾角,可算出样品产地的古纬度.     

月球哥白尼纪地层特征与地质演化研究

月球哥白尼纪地层是月球演化历史中最年轻的地层单元,哥白尼纪撞击坑数量较少,但其形成的哥白尼纪地层却是全球性的、非常显著的,大多学者普遍认为哥白尼纪基本没有岩浆活动与构造活动。通过对月球哥白尼纪地层进行地质填图,认为月球高地地区撞击坑辐射纹相对月海地区辐射纹发育更好,推测其原因可能为高地与月海岩石性质不同,或撞击的小天体体积、能量、物质特征以及撞击的角度、速度不同等原因导致的;哥白尼纪地层可划分为早哥白尼世地层(C_1)、中哥白尼世地层(C_2)和晚哥白尼世地层(C_3),通过对各世典型撞击坑的分析与研究,阐述了哥白尼纪各世地层的特征,为开展月球晚期撞击作用特征与效应的研究提供了资料。对哥白尼纪-爱拉托逊纪地层界限进行了初步探讨,提出月球年代学多源数据综合判别法方案,以重新厘定哥白尼纪年代下限。     

月表构造与深部构造的关系

地球和月球很可能是通过大撞击形成的。在行星地质学中,研究月球的地质-构造现象,对了解月球、地球乃至太阳系的形成与演化历史都有很大帮助。月球的构造分为深部构造与月表构造,寻找它们在分布或成因上的关系,可以为月球甚至地月系的起源和演化历史提供重要参考。利用LROC的宽视角影像数据以及LOLA数据提取解译月表构造,结合深大断裂进行观察分析,并对月球的撞击盆地进行统计,最后以静海地区为例分析构造分布特征,发现月球的质量瘤盆地中具有环状分布的月岭,外侧具有近环状分布的深大断裂,自前酒海纪至酒海纪,具备上述特征的质量瘤盆地占总撞击盆地的比例突然有一个很大的提升,且静海地区西部具有该构造分布特征。推测该特征与撞击、月海沉降等有关,且在酒海纪与雨海纪期间月球有较多的月海玄武岩分布,由此判断静海西部存在质量瘤,发生过撞击与月海沉降。     

关于太阳系起源的探讨——初论巨星依次分离说

本文是从宏观上研究太阳系星球起源,并创立一种新的宇宙起源观点,暂称巨星依次分离说。这个假说的建立,主要是根据过去天文学、行星地质学和地质学中,已经取得的实际资料和各种数据,经过全面系统的综合对比研究,在总结出太阳系星球间内在育机联系及其规律基础上提出来的。巨星依次分离说的基本观点,认为太阳系星球起源,都是在统一机制下产生的。具体的说,卫星起源是在行星产生时旋转运动过程中,从尾部分离甩出来的物质,经过泼状旋转分离运动产生的;行星起源是在太阳产生时旋转运动过程中,从尾部分离甩出来的物质,经过波状旋转分离运动产生的;太阳和恒星起源是在银核产生时旋转运动过程中,从尾部分离甩出来的物质,经过波状旋转分离运动产生的;银核和河外星系核起源是由它们环统运动星球,在产生时旋转运动过程中,从尾部分离甩出来的物质产生的;……。从而可以推断出,宇宙星球起源是在46亿年以前一个相当遥远的时期,在宇宙空间上曾出现一个巨大灼热的星球,在高速度左旋旋转运动过程中,从尾部分离甩出来的灼热物质,经过波状旋转运动发生依次分离产生的。太阳系就是其中的一个组成部分,其产生时间在50—46亿年间。这个假说的提出,对太阳系星球出现的天文现象,无论是星球体积、物质密度和角动量,及在宇宙空间上出现的分配特点,这是星球运动方向等,郡能做出合理的解释。     

月球构造新认识：基于60m高精度全月月形图的月球构造形态学研究

一直以来月球上都没有发现像地球上一样的全球板块构造现象,被认为是属于单板块构造的行星体并且是不活动的。随着月球地形探测精度的提高,人们逐渐发现了一些地质现象表明月球并不像之前想象的一样是不活动的。高精度的月形数据显示出了月球上除了存在众所周知的(撞击作用产生的)复杂的撞击构造外,仍然存在许多可能由内生作用产生的构造特征:如裂谷、山脊、火山群等。本文利用最新高精度月球激光高度数据(LOLA数据)建立了全月60m(相当于7秒网格)高精度月形图。由于数据量超大(TB级别),作者编写了基于并行架构的集群计算处理代码,其计算效率提高了近300倍。基于这些图件,作者在全球范围内找出许多重要的构造现象,并根据其构造及地质特征进行分类研究。研究结果表明并不像之前认识一样,月球上的确存在许多地质构造体是由月球的内生地质作用所产生,并建立对于月球结构和构造的新认识。此外,通过对比发现,像地球上全球尺度的线性山脉只是板块构造运动的结果;另一方面,在无板块构造的行星上,就像月球一样,会产生大面积的高地(月陆)和低地(月海地区),这种地质现象很有可能是行星地壳岩浆演化的直接结果。在文章最后,作者还将制作出的60m分辨率的全月月形系列图件附后并公开,以方便其他科研人员进一步开展相关研究;并以此敬献中国地质科学院60周年庆典。     

陨星撞击地球将是21世纪的研究热门

人类对陨星撞击的研究,始于1609年,当时伽利略凭望远镜对月球表面环形“斑点”的观察,提出月坑陨击成因的科学见解。1906年,D.M.巴林格成功地论证了地球上第一个陨星撞击构造——美国亚里桑那州梅蒂尔(Meteor)陨击坑。嗣后,据原苏联和美国宇宙飞行探测所取得的丰富资料,特别是1969年人类首次踏足月球以来,认为陨星撞击作用是太阳系各星球上已知最基本的“地质”作用,所有星球都遭受过陨星的撞击,地球也绝不例外。从此在地球上     

月球东海盆地综合解析与撞击初始条件的研究

东海是月球上最年轻的多环撞击盆地,关于其形成机制的研究很多,但成果大都基于正撞击的机制提出的,虽然有部分学者提出东海是斜撞击的,但缺乏具体撞击参数。本文通过多源数据融合,综合分析LRO影像数据、LOLA地形数据、M~3高光谱数据和IIM高光谱数据,对东海地区的地貌特征、物质成分进行了较为系统的解译,发现在东海中央熔融区存在一条与东海撞击方向垂直的中央隆起区域(中央隆起线),其也是中央熔融区粗糙部分与光滑部分的分界线,结合撞击坑成坑理论,认为其可能是撞击过程冲击波作用引起的堆叠作用形成的。同时利用GRAIL数据及对该地区的重力异常的成因进行了分析,认为异常是由于压强、温度及岩石粘度的改变引起局部莫霍面抬升和中央熔融物的形成而出现的,进而估算出熔融物占盆地内物质的25%,约为1.1×10~6km~3。同时,对GRAIL数据的剖面分析结果也支持了本文的斜撞击理论。最后,综合多方面的信息和撞击理论获取东海盆地构造分布图,并根据中央隆起线、溅射物及线性构造的分布特征等,提出东海盆地理论上是由一直径在50~100km的撞击体以10~30km/s的速度自东偏北约20°~30°方向以20°~30°的角度斜撞击月表而形成的。这可为研究更早期的月球撞击坑提供理论参考。     

月球虹湾-雨海盆地壳幔结构

为了探讨月球大型撞击盆地形成后的壳幔物质迁移, 采用新近的月球重力场数据研究壳幔界面的起伏情况, 这对撞击盆地的形成演化研究有重要意义.通过对虹湾-雨海盆地地区玄武岩引起的重力异常进行正演模拟, 发现该部分重力异常仅约占布格重力异常幅值的8%, 布格重力异常主要与壳幔界面起伏有关.对该地区不同解算高度的剩余布格重力异常进行场源边界提取, 发现虹湾-雨海西北部的壳幔界面随深度增加向雨海中心倾斜, 在此区域下方, 壳幔界面会有一个向虹湾方向的额外上隆, 可能为月幔物质曾向此方向涌动造成.分析表明这种月幔上涌情况可能在雨海撞击时形成, 或者可能是形成虹湾的撞击对雨海盆地壳幔结构产生了二次影响, 在虹湾地区的壳幔回弹过程中, 拖动雨海下方的物质向虹湾方向运移造成的.      

《宇宙星球是由巨星依次分离形成》——太阳系起源的新的假说

一种关于太阳系起源的新的理论——巨星依次分离说,由吉林省地质科学研究所工程师牛广林提出。其新的理论,新的思路引起人们的注意。自十八世纪以来,世界各国对太阳系的起源共提出假说46种之多。目前,这项研究仍处于悬而未决状态。牛广林全面搜集、研究太阳系星球形态面貌、物质状态、体积、物质密度、角动量、运动速度和运动方向等在宇宙空间上的分布特点后,发现了这些天     

论月幔中存在含水硅酸盐的可能性

月球形成于贫Ｆｅ而富Ｃａ、Ａｌ和含含水硅酸盐的前星云尘埃碎屑物质的假说导致对月球深部地震剖面的枯朴学解释。２７０￣５００ｋｍ深处地震波速的异常低值可能是含含水相超基性岩的稳定存在的结果。５００ｋｍ深处中、下月幔地震界面的性质及下月幔中含水硅酸盐的缺乏可能用在超越含水相稳定上界的ｐ－Ｔ参数条件下含水相的脱水作用来解释。２７０ｋｍ深处上、中月幔地震界面可能是由形成月球的原始物质在约２５０￣３００ｋｍ深     

基于多源遥感数据的月球表面LQ-2区域撞击坑分布特征分析

撞击坑是月球表面最为普遍且显著的地貌单元和地质构造标志,其形态和布局特征蕴含了月球形貌发育演化的关键信息.基于中国探月工程获得的嫦娥一号CCD、嫦娥二号CCD影像数据和LOLA激光高度计等影像数据,结合专家知识,以LQ-2为研究区识别直径>10 km的撞击坑共计589个.并从撞击机理和撞击能量大小两个方面对坑物质类型及...     

论鸟类飞行起源的“树栖”与“地栖”假说之争

简要介绍了鸟类飞行起源的2种假说:"树栖起源"假说与"地栖起源"假说。详细讨论了2种假说的理论支撑点及存在的问题,认为鸟类的祖先和原始鸟类可以借助自然界中任何有利的地形和地物来帮助滑翔和起飞,而不是仅仅依赖直立高大的树木。"地栖起源"假说更合乎情理,也更接近或更符合客观事实,同时提出了"地栖起源"假说的新模式图。