月球形成和演化的关键科学问题

我国正开展月球探测和科学研究,其成果将加深认识月球的组成、结构以及形成和演化,同时揭示地球的早期历史。通过对月球研究成果的总结,就月球形成和演化关键科学问题的现状作了较为详细的说明,从而为我国月球探测和科学研究提供有益的启示。主要的关键科学问题包括：地球一月球体系的大撞击成因、月球岩浆洋与月壳形成、39亿年大撞击事件、玄武岩浆喷发与月球内部结构和月球南极艾特肯（Aitken）撞击盆地的形成等。     

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。     

白垩纪末期地球曾遭受过一次大的陨落冲击事件

瑞士联邦工业大学地质研究所许靖华教授和原长春地质学院地质系何起祥讲师等十九名作者联合在《长春地质学院学报》1982年第一期撰文,题为“白垩纪末期生物大批死亡引起的环境变化及其演化意义”,并在美国科学院和月球行星协会举办的“巨型星体冲击作用与地球的演化”学术讨论会,报告了他们在这方面的最新成果(美国地质学会190专辑)。     

月球上的水从哪里来?——来自月球高地样品的信息

<正>从阿波罗登月时代开始,月球就被认为是由火星大小的物体和早期原始地球大碰撞形成的。大碰撞形成了巨大的岩浆海,高温去气作用造就了一个"干"的月球。但近期月球物质中水的发现使科学家们重新思考在月球增生阶段水的保存和后期水的加入的可能性。英国Open大学Barnes研究员及其研究团队与英国自然历史博物馆和美国新墨西哥大学陨石研究所等研究机构合作,对来自阿波罗任务采集的月球高地花岗岩、橄长岩和苏长岩中的磷灰石进行了水含量和氢同位素组成的研究。结果发现橄长岩中磷灰石     

月球的化学演化

月球是一个发生了化学分异的星球,它由月壳、月幔±一个小的金属月核组成。大量观察事实显示月球曾经有过岩浆洋,岩浆洋的结晶分异主导了月球的化学演化。目前主流观点认为,月球是在太阳系演化的早期,至少45亿年前,一个火星大小的星球,与即将完成原始吸积的地球胚胎发生偏心撞击,造成地球的熔融,形成岩浆洋,飞溅出来的物质迅速吸积形成绕地球运动的月球,并且在月球上形成了全球规模的岩浆洋,进而发生了结晶分异。,由于月球上没有海洋和板块俯冲,岩浆洋分异是其化学演化的主要途径。月球岩浆洋的80％～85％在大撞击后的100Ma内已经固化,这可能是由于月球体积小、表面没有大气包裹所致。月球极贫水,因此在岩浆结晶过程中斜长石首先结晶。斜长石由于密度小于玄武质岩浆而漂浮在岩浆洋的表层,橄榄石等密度大的矿物则堆积在岩浆洋的底部。随着结晶分异的进行,残余岩浆不断富集不相容元素,包括K、U等放射性元素;与此同时,密度较大的钛铁矿开始结晶,造成高钛堆晶岩密度大于其下的橄榄石堆晶岩的不稳定结构,进而发生月幔翻转,引发一系列岩浆活动,进而形成月球上特有的镁质系列、碱质系列等岩石。由于月球氧逸度较低,Eu主要以＋2价形式存在,因此斜长石高度富集Eu,相应地除高地斜长岩外,其他岩石均表现为Eu高度亏损的特点。与此同时,Re在低氧逸度下表现为强亲铁元素的特点,Re／Os在月球岩浆过程中不发生分异。月球的体积远小于地球,因而其演化时间远远短于地球,很多原始的分异被完整地保留下来。因此月球的化学演化是类地行星早期演化过程的“化石”,尽管与现代的地球存在较大差异,但是对于认识地球早期演化具有借鉴意义。     

Hydrothermal Processes in the Solar System:A Review

最近美国航空与空间计划署(NASA)开展的卡西尼-惠更斯外空探测计划发现,在直径为500 km的卫星--土卫二上存在水冰和间隙泉的喷发活动.这一现象和在火星上工作的"机遇号"和"勇气号"漫游车所发现的液态水一起,证明了除地球以外的其他星球上过去和现在都存在水,其中的一些星体还有火山活动的证据,这意味着这些星球上可能存在过热液活动地质过程.讨论了火星、木卫二和土卫二可能存在的热液系统类型.这些热液系统类型是根据地球上的构造背景进行相似性研究后得出的,例如海底、火山和裂谷系统.将东非裂谷和贝加尔湖裂谷系统与火星Tharsis高原上巨大的水手大峡谷进行了对比,这些地区都是由地幔柱作用下构造-热液活动导致的地壳抬升、火山和裂谷作用.在火星上,地下冰或低温层会在火山活动和(或)小行星或彗星撞击作用下溶解而形成热液对流.     

陨星对地球巨大的撞击可能是月球的起因

在讨论月球及行星起源的会议上,与会者对一组论述月球起源的论文表示了极大的兴趣。近来,该领域因新提出的撞击触发假说而受到鼓舞。这种假说提出,一颗巨大的陨星(有数个月球体到火星那样大)曾撞击原始地球并溅射出物质,这种物质在环形轨道上集聚而成月球。有好几位研究者正在用理论模型检验这种假说。正如澳大利亚国立大学(设在堪培拉)的S·罗斯·泰勒所评论的那样,这种假说“一下子便     

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     

江南造山带西段早震旦世杂砾岩成因质疑

近20年来，地球科学家们更加注意地外物体对地球的碰撞冲击作用及其产物和地质历史记录的研究，特别是那些突发性的巨大地外撞击作用及其诱发灾变事件，已成为当今地球科学界举世瞩目的重大问题。尤其是90年代以来，国外一些专家把注意力转到过去未被重视的某些地史时期特殊沉积物及其形成作用的研究上。其代表人物有Oberbeck，atal．（1993），Rempino（1994）等，他们用数学分析和比较研究等方法，论证了撞击抛出沉积物（ejectadeposit）在行星地球岩石记录中存在和保存的可能性与分布的广泛性，提出了抛出沉积模式，并对地质历史记录中…     

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。     

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。     

矿物在静、动态高压下相变P-T历史的比较研究

通过对球粒陨石的静态高压淬火实验和人工动态高压实验的研究和综合分析，以及对在太空中经受过撞击的随州陨石中矿物发生高压相变的研究，查明了自然界的冲击事件，如星体的相互碰撞和陨石对地球表面的撞击中，矿物发生相变的P-T务件与人工冲击波实验的结果并不一致，而与静态高压淬火实验的结果相似，即前者类似静态高压淬火实验，保压时间较长。能产生高压矿物，后者保压时间极短，无高压矿物形成。因此，能够用静态高压淬火实验的结果来推定天然冲击事件中矿物的P-T历史。     

火星与地球岩石化学成分对比

火星与地球岩石化学成分对比①傅小林薛重生（中国地质大学地球科学学院，武汉，４３００７４）自火星“探路者”（Ｍａｒｓ“Ｐａｔｈｆｉｎｄｅｒ”）１９９７年７月４日在火星表面成功着陆后，从火星“漫游者”（ＭａｒｓＲｏｖｅｒ）携带的α－质子－Ｘ射线光谱测量仪...     

月壤的物理和机械性质

月壤是在O2、水、风和生命活动都不存在的情况下，由陨石和微陨石撞击、宇宙射线和太阳风轰击、月表温差导致岩石热胀冷缩破碎等因素的共同作用下形成的。月壤独特的形成过程，加上独特的月表环境，使月壤在粒度分布、颗粒形态、颗粒比重、孔隙比和孔隙率、电性和电磁性质、压缩性、抗剪性、承载力等方面均与地球土壤存在较大差异，这些参数的平均值和最佳估计值，可以作为月表机械设计和操作、宇航员装备设计、月球着陆场选址的主要依据，对月球资源开发和利用以及月球基地建设具有极其重要的意义。     

地学园地

人真对月球大力新精识 自26年前美国宇航员乘“阿波罗”飞船自次登上目球以来,人类对这颗地球的天然卫星的了解长期处于停滞状态。只是借助于去年发射开完成使命的一艘小型飞船,科学家才对国球产生了全新的认识。 去年美国“克莱门汀”号无人驾驶宇宙飞船对国球进行了运会为止最为进民的地貌测绘,再对其矿物相成和引力分布进行了分析,得到了关干月球的最新探测数据。 对这些数据以及150多后张雷达照广的研究和解释最先在美国地球物理学联台会举行的会议上公诸于世,又在最近一期《科学》杂志上由美国航空航天局和约额霍普金斯大学的科学家详加叙地,其中不乏令人惊异的新认识: — —其一,与早先目球有30亿年间未有重大变化的观点相反,“克莱门订一1”号在围绕目球飞行的71天申获得的数据表明,目球南极地区一处盆地内在较近的时期内还有过酒合流动的现象,所以,国球上最近的火山活动是在10 {乙年前。 — —其二,飞船以11可见光线和红外线为目球表面进行的探测显示,月球地壳的厚度以及地表的硬度差别极大。在其最深谷地所处的南极地区,盆地的日围也点缀着多个高峰,或许只有一个以极小角度撞击目球的庞大天体才能形成如此大反差的地貌。 — —其三,靠近月球南极有一处巨大的深陷田地,与月球的自转轴线成一     

火星现代外力地质作用浅析——据火星“探路者”影像解译

火星现代外力地质作用浅析①——据火星“探路者”影像解译王京名薛重生傅小林（中国地质大学地球科学学院，武汉，４３００７４）继１９７６年７～８月美国“海盗”１号和“海盗”２号飞船的着陆器在火星着陆成功２１年后，火星“探路者”（ＭａｒｓＰａｔｈｆｉｎｄｅｒ...     

绿岩的幕式年代是打开地幔动力学大门的钥匙吗？

大部分绿岩通过俯冲作用于度进入地幔的２．５－２．２Ｇａ和１．６５－１．３５Ｇａ年龄段的极小值，可能与超级大陆的活动时代相关。根据绿岩的年代分布和新生大陆壳，地球历史可被分为３个阶段：（１）２．８Ｇａ，虽然一直到３．０Ｇａ才形成超级大陆，但是在此时以前绿岩和微型陆块就开始形成并持续发生碰撞；（２）２．８－１．３Ｇａ期间绿岩喷发和碰撞就明显     

一九八三年美国地质科学综述

地质学家通常对新理论感到不悦。他们在一九八三年又重新划分了地球表面。一方支持历时15年的板块构造理论,另一方却提出了大陆并不是在地球上漂移、经历好多年代仍相对不变的均匀地壳板块,而是遍布着所谓“可疑地体”(suspect ter-rane).这些地体(terrane)面积大,与周围的地体(terrain)在成分和成因上都不同(因此这儿用了不同的英语拼法)。倾向于“可疑地体”的科学家争论道,这些大陆,至少是沿着这些大陆边缘,已经堆积了经过好多年代数百次碰撞所形成的大量物质。     

早期大气圈的氧化状态

如果生命是在早期地球表面环境中起源于有机化合物,大气圈的氧化状态则是一个重要的因素。因为高还原性的大气圈比弱还原性的大气圈更有利于前生物合成作用。然而,关于早期大气圈的最流行的模式都认为大气圈是N_2、CO_2、H_2O和微量H_2、CO组成的弱还原性混合物。这里,笔者检验了两种作用:(1)后来微星体的爆炸;(2)地幔氧化还原状态的改变。月球陨石坑告诉我们,月球,当然也有地球,在3.8Ga之前,被碰撞爆炸