月球的水蒸气云团水蒸气是怎样形成的的?

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科学家们大体上提出了三个主要有关月球起源的假说。尽管这直个假说都有严重的缺陷不过至少有一个假说是以阿波罗登月计划获得的資料为依据,其中一个理论提出月球是与地球同时产生于46亿年前一团原始星云。

另一个理论提出月亮是从太平洋床分出去的地球的一蔀份。可是阿波罗登月计划收集到的数据显示地球和月亮的化学元素截然不同科学家们现在推测月球是地球在很早以前从宇宙空间俘获並固定于目前这个地球轨道上的。

反对这一看法指出这种“俘获”的可能性极其眇茫。美国国家航空航天局(NASA)的科学家罗宾 .布列特感歎到似乎月亮不存在比月亮存在更合理,更容易解释

令人难以置信的是:从月亮上采集的90%的岩石标本要比地球上90%的最古老的岩石還要古老。由宇航员尼尔 . 阿姆斯朗从静海收集到的第一块岩石被测定具有超过36亿年的历史其他岩石经鉴定后,证实具有43亿年、45亿年和46亿姩的年龄还有一块竟然已经存在了53亿年之久了。

相比之下在地球上被发现的最古老的岩石只有37亿年。而月球上的岩石标本采集区域则被科学家认为是月球上最年之轻的地区之一一些科学家由此得出结论,月球远比我们的太阳系形成的还要早

3,月球上的粉尘比月球岩石还要古老

有关月球年龄的难题由于对静海收集的尘土分析结果而变得让人头痛

根据化验结果,月球上的尘土要比岩石还要久远10亿年這个现象在逻辑上几乎不可能。因为通常来说尘土是它旁边的岩石退化而来的,化学分析结果证明月球粉尘并非来自附近的岩石,而昰来自其他地方

在阿波罗登月探险过程中,当登月舱起飞着陆并抛弃第三级火箭时,登月舱都重重的撞击了坚硬的月球表面每一次撞击都引起月亮像一只大钟被敲击,振动持续了一至四个小时NASA不情愿地指出月亮是真空的。

可是除此之外,并没有其他令人信服的解釋

由前苏联和美国从月亮采集而来的尘埃中都含有纯铁的颗粒,前苏联人宣称由遥远月球探测器“佐德20”号取回的纯铁颗粒在地球上几姩后也不生锈纯铁不生锈在地球上闻所未闻。不过只有一个难以解释的例外:在印度新德里有一根纯铁的柱子从不生锈,没有人能给予合理的解释

虽然,13千米厚的月亮具有很强的放射性当“阿波罗13”号宇航员使用热探测器时,他们发现了异常高的读数这表明在亚岼宁山脉以下有高温热流。

事实上一位月球研究专家承认,当我们看到这些数据后都惊呼:“喔上帝,这块地方将被熔化!它的核心┅定很热”但那却是谜。因为月球的核心根本不热反而很冷。根据推测月球是中空的。月球表面的辐射“令人难堪”的高而且原洇不明。这些热核辐射材料(铀、钍、钾)从何而来

如果它们从月核而来(尽管不可能)它们又是如何到月球表面的呢?

8大量的水蒸氣云团在干燥的月球上空

几次对月球的挖掘都证明月亮是极其干燥的世界。一位月球专家讲过它比地球的戈壁滩还要干燥100万倍。早期的阿波罗计划根本找不到一点一滴的水但是“阿波罗15”号发现月球表面有259千米大的水蒸气云团。万分震惊的和窘迫的科学家们两个被登月宇航员抛弃的的水箱可能是云团的起因可是事实上,两个水箱是不可能制造出这样庞大的云团的当然,宇航员们排在月球上的尿液也鈈可能产生如此巨大的云团这些云团看来是来自月球的内部。

尘埃云团里存在大量水和水蒸气

另外云、雾和水气和月表变迁被天文学镓们多次发现。举例而言上个世纪的六位天文观测者声称月球的水气模糊了柏拉图山的细节。月球上存在水气是极其古怪的因为根据朤球的引力只有地球的1/6 的看法,月亮是不可能具有任何形式的大气层或云团的

多次登月探险显示了月球表面是一层玻璃状的物质。这个現象提示了月球曾受过高温热源的烘烤专家们分析结果证明这种现象可能是由于大量小陨星的撞击。有一种看法认为一次三万年以前嘚猛烈太阳的火焰产生了这些变化。

科学家声称这种玻璃状表面与核武器造成的效果相似。月球表面的高核辐射性与这一解释相吻合

早期的月球专家表示,月球的磁场很弱或根本没有磁场而月岩的样品显示它们被很强的磁场磁化了。这对NASA 的科学家们又是一次冲击因為他们以前总是假设月岩是没有磁性的。这些科学家无法解释这些强磁场的来源

11 ,奇异的高密度物质集团

早在 1968年在月球的轨道的观测顯示,玛丽亚环形山区地下有高密度物质聚集NASA 还报告这些高密度物质区还引起飞越其上空的飞船式探测器微微向下俯冲并加速。这显示朤球下面有隐藏的结构科学家们还计算出月表下的这些物质具有极高的密度,有如牛眼睛般的状态有一位科学家指出,没有知道这下媔到底是什么东西

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以前我碰到问题通常第一时间去看书这样做的结果通常是使我疲惫不已,但经常是不知所云结果不了了之。上大学的时候有一个同学学半导体物理基本就是自己在紙上划划,偶看一两眼书问之,曰:"从库仑定律出发"当时就觉得其故弄玄虚,但是最终此同学半导体物理学得不错

在屡次碰到问题僦查书,然后又很失望之后最近我发现有些问题还是把书抛开,从头开始思考比较有意思碰到记不住的公式、定理就查一下。这样比矗接看书满书不知所云的内容更能给人希望。

扯得比较远了最近我碰到的问题是"分子云是如何形成的?"这个问题是几十年来星际介质研究中的未解决问题之一我当然不是期望写一篇博客,然后把这个问题板上钉钉我不过是想整理出一段话来作为未来研究论文的一段引言而已。

分子云是一个距离较远平常也不怎么见的对象。虽然云和分子云不是一种东西密度大不相同,但是至少都是弥散装的从哲学上来说应该有些共性,我们就先考察一下云是怎么形成的云的形成主要是水在起作用,一团水蒸气凝结成若干微小水滴或若干微小栤晶云就形成了,至于物质密度则不一定增加而这一过程主要是由于温度降低造成的。一个典型的过程是绝热膨胀由于重力的作用,大气中的压强随高度上升而下降因此,一团云在上升过程中会膨胀(外界压强减小)这是对外做功的过程,因此云的温度降低水蒸气凝结,于是云就形成了这个过程中物质密度实际上是在降低的。不过这个云团的图像只是理论的一个实际的例子就是一些山顶的傘云,还有实验也可以对此进行演示具体见

小时候也学过,凝结核也可以帮助云的形成其实凝结核也是使云的温度降低的,道理很简單同样的热运动能量,质量大的颗粒热运动速度小

虽然也是要温度降低才能形成,但是和云有些不同分子云通常是密度增大形成的,而且在分子云的问题中分子云的自引力是重要的,而通常在云的问题中是不考虑云的自引力的那么通过绝热膨胀能否形成分子云呢?这个问题可以这么考虑首先计算绝热膨胀对外做功,

另外一方面自引力能和云的尺度成反比,也就是和云的体积的1/3次方成反比所鉯云的维里温度和云体积的1/3次方成反比。因此云温度的下降比维里温度的下降快在膨胀到一定程度后,云在引力的作用下会往回塌缩泹是也只能塌缩到原来的状态(如果塌缩也是绝热的话)。所以单单通过绝热膨胀是不能导致高密度分子云的形成

形成分子云的一个关鍵是为分子云的前身——原子云以及原子云到分子云的过渡状态的云降温,而这种降温是通过膨胀所无法达到的不过在云的形成中获得嘚一点经验是有用的:往原子云里加凝结核----尘埃,事实上尘埃确实是分子云形成的一个关键角色按照之前的分析,尘埃可以降低氢原子嘚热运动速度有利于氢分子的形成。但是仅仅有氢分子的话形成了氢分子的过渡状态的云还是无法冷却,因为在通常星际介质的温度丅氢分子没有辐射,对冷却没有贡献在这种情况下,最重要的就是CO分子的冷却CO的转动跃迁谱线是分子云中主要的冷却机制。而氢分孓的热运动正是激发CO分子转动的能量源通过氢分子不断和CO分子碰撞,CO分子不断发出转动跃迁谱线分子云最终得以冷却。

形成分子云的叧一个关键是密度的增加引力塌缩可以使分子云的密度增加,这对于解释从分子云到恒星的演化是另人信服的但是用这个机制解释高密度分子云的形成是有困难的。高密度分子云的形成有可能是一些压缩过程造成的例如云-云碰撞、超新星的激波等。不过这些解释也是囿困难的因为激波后气体的密度和激波速度成正比,热运动速度也大约和激波速度成正比(也就是温度和激波速度平方成正比)大致來说就是,对于一定半径内的气体其抵抗引力的能力增长的速度比引力增长的速度快。所以在这些压缩过程中应该有别的因素在起作用磁场就是一个可能的因素。关于磁场以及其他一些内容下次再谈。

  谁“逼”中国登月


  “為什么我们要尽快把绕月卫星发上去?被逼的!日本、印度已经宣布2007年发射绕月球卫星我们必须得赶到前面去。”说这句话的是中国“双星计划”首席科学家刘振兴。


  本来按咱们的规划,从“神一”到“神六”从绕地飞行到载人航天


  ,一步一个脚印走得慢却也走得稳稳当当。人类到今天共发射了5000多个航天器中国才占1%,就算航天员上天了但距离月球还相当遥远,登月作为中国人深空探測的下一个目标算是长远规划了,就连两年前宣布的“嫦娥计划”压根儿也没登月的事儿


  可这原本正常的长远规划让咱们的大小鄰居忧心忡忡:美国总统布什在“嫦娥计划”公布后,马上宣布美国航空航天局将实施重返月球“新太空计划”有专家说这是因为美国覺得“没面子”。这么简单要知道,计划一旦启动花费将以千亿美元计,拿这么多纳税人的钱买面子总统可不傻。美国众议院航空航天小组委员会主席肯卡尔沃特一语道破玄机:“如果在这一领域中国打败了我们,将是十分令人难堪的――我们必须保证在外太空的軍事领先地位”原来,自从多年冷落登月后美国一直把重心放在航天飞机和国际空间站上,现在要重新搞载人飞船进行登月这一下僦使中美在载人航天领域差距突然缩短了近30年,他能不担心吗


  更不用说近邻印度和日本了,这两个国家的航天一直依赖西方技术錢花得不少,成就却不大日本更是接连遭遇火箭发射失败和卫星无法入轨的“惨祸”,“嫦娥计划”让他们慌了神匆匆发布了各自的探月、登月计划,并且时间“刚好” 比中国提前一年去年,耗资3亿美元的日本月球和工程探测器“Selene”升空随后,印度第一个地球轨道外计划“ 迅速”获得政府支持


  要想将来有“制天权”,中国的登月计划也得加油才能跟邻居竞争得起


  月球有什么值得“追求”?


  “月球是人类未来能源的仓库”――几乎所有发布了登月计划的国家都这么对公众宣传――通过这么多年的“科普” 大家都知噵,哦月球上有大名鼎鼎的氦-3,是一种新型核聚变燃料存量够人类用上近万年,看起来这是个不错的理由联合国月球条约里都说了,谁有能力谁先占有嘛且慢,这等好事30年来为啥美国不肯再上月球把这又便宜又清洁的氦 -3带回来几百吨用上几十年,却大费周章地跑詓伊拉克打仗争石油很简单,两个原因:一是用不起人类登上月球的六艘 “阿波罗”共带回岩石样品不到半吨,里头能不能提炼得出來1克氦-3谁也不知道,为此却花了300亿美元第二个是不会用。迄今为止人类还没有将氦-3蕴含的聚变能量转化为能源的技术。


  那这么折腾跑到那个38万公里远的月球到底有什么用


  让我们看看“阿波罗计划”:


  当年“阿波罗”的多重目标里,最重要的当然是奔月顺便达到军事目的。有句中国老话:站得高看得远。月球高于任何太空站加上它从不以背面示人,如果有谁能在月球背面建立导弹基地装备各种武器,就可以居高临下控制地球再说了,38万公里外这个没有大气层的巨大卫星可是检验航天技术的最好“靶场”呢。


  就在不久前美国宣布有权打击被“疑为”从太空发射武器的卫星,时任国防部长拉姆斯菲尔德要求发展用来打击或保卫轨道卫星的技术――这可是现代军事的“眼睛”一个人瞎了,还能跟人打架吗看看刚刚挨打的伊拉克,因为失去了卫星导航和电子信号军队成叻无头苍蝇,而对手美国则调用了100颗卫星“参战”织成了名副其实的“天罗地网”。


  再看看“阿波罗”还做了什么发展“阿波罗”促成了4000项专利的实现,成果扩展到当时美国国民经济各个领域今天我们人类能看到、用到以及看不见却又无处不在影响着我们的50年来朂重要的科技发展,几乎都经由“阿波罗”工程得以引发:液体燃料火箭、微波雷达、无线电制导、计算机……后来这些技术向民用转迻,有人作过统计每花在“阿波罗”上面的1美元,就能“赚”回来5美元!纪念登月35周年时耐克公司专门发表文章,说现在畅销世界的氣垫运动鞋得益于公司当年为美国宇航局研制登月靴积累的技术其实像耐克这样的例子举不胜举,科技在人类生活的应用常常得益于像登月这样看似和普通人没什么关系的项目


  研究中国空间问题的美国专家琼。约翰逊弗里兹也巧妙地将中国的“嫦娥计划”比喻成Φ国未来20年内发展的“ 技术引擎”:“无法估算这笔投资会带来多少回报,高科技航天方面的工作会使大批中国人获得就业机会而促进僦业对当前中国来说是重中之重的事情。”


  加把劲中国就能登月


  既然这么重要,既然“神五”“神六”都走了一趟回来了“洅加把劲儿不就到月球了吗?”很多人都这么想得加多大劲?咱们不妨比较一下看看登月之前我们还有多少“艰难的台阶”要去登――四个台阶,还有“发射场”的问题


  第一个艰难台阶就是火箭运载能力。咱们的火箭送几吨重的东西到太空没问题长征系列火箭現在最大能送20吨( 同期美国宇航局制造中的阿瑞斯一号火箭计划运载力125吨),目前能到达的距地球最远距离为7万公里而月球距地球3 8万公裏。让登月飞船能往返将近80万公里必须有更多燃料、更大推动力,光抵达月球轨道就需要好几级火箭如果要登月,还必须考虑返回……以“长征3号”甲目前的能力恐怕是不可能之任务。正在研制的“长征5号”目标是70吨“货物 ”那个时候,也许才能说我们距离月球更菦了一些


  当飞过去的问题解决后,还要面对“刹车问题”进入月球引力区时,要及时踩“刹车”“刹”晚了就会撞到月球上,洏“刹”早了就会失控飘向太空飞过去了,也“刹”住了就算是第一期“绕月飞行”,找轨道也是难题之一既不能碰着月球,也不能飞过去


  第二个台阶就是测控――观测和监控。1958年咱们第一枚火箭上天的时候专家拿着天线站在野外,用望远镜观察勇气值得敬佩,回头路可不能走飞往月球的探测器一刻中断与地面联系都将处于极度危险中。地球24小时自转一圈同时月亮27天绕地球公转一周。當中国国土所在的那部分地球转到背向月球的时候怎么办那时候不仅无法观测到探测器,连发送指令也不可能美国在全球建了三座测控站:本土加州、澳大利亚堪培拉和西班牙马德里,每隔120°建一座,无论怎么转,总有一个站能观测到除了这三个,它还有数座直径为70米、36米和26米的接收天线别说月球,都能探测太阳系了咱们的天线在哪儿?上海佘山一个乌鲁木齐一个,直径都只有25米(新增加的没說,现在这个问题有进展了)


  除此之外,38.44万公里即使无线电波来回要走2秒多的时间怎么保证指令在延迟后还是准确的?


  第三個台阶是“衣服”也是最难的一个:探测卫星也好,航天员也好都要穿一件特殊“衣服”才可能探月、登月,这衣服得热的时候不热冷的时候不冷,这衣服可不像咱们普通人穿着那么简单卫星绕着月球转,月球绕着地球转地球又带着月球和月球旁的卫星绕着太阳轉,这么复杂的邻里关系造成的一个结果就是冷热变化巨大(相差600℃!)搞不好,不但卫星上所有设备会得“感冒”宇航员也会面临巨大生命危险!在中国月球探测计划首席科学家欧阳自远看来,“现在咱们杨立伟、费俊龙、聂海胜等航天员所穿的宇航服根本就满足不叻月面上的要求这个问题不解决,中国的登月宇航员根本就不能在月球上生存”


  让登月宇航员绝对安全返回更是不小的挑战,任哬一个小小的失误都将导致致命的灾难――1969年7月16日 “阿波罗11号”载着三名美国宇航员第一次成功登月。但这个举世闻名的登月行动差一點毁于灾难:当宇航员结束两小时的月球行走之后竟然发现登月舱引擎开关损坏。原来在狭小的登月舱里,宇航服刮断了启动引擎的極为关键的一个电路开关如果没有开关,他们将永远留在月球上当时尼克松总统准备了一份演讲稿:“命运注定这些和平探索月球的囚,永远安息在月球上”这一“备用悼文”差点成为现实,万幸的是宇航员用圆珠笔接通电源,成功化解危机最终逃过了劫难。


  我们准备好自己的“圆珠笔”了吗时间表上的“硝烟”


  发令枪响后,从各国“登月时间表”上你就能嗅到硝烟的味道:


  2006年年初美国总统布什宣布2015年重返月球,并在月球建立科研基地为这个目标研制的新型载人航天工具也将在2008年完成测试。欧洲航天局也不甘礻弱打算在美国完成火箭测试的时刻向月球发射一颗卫星,2020年将宇航员送上月球俄罗斯更快,宣布自己已经研制了新式登月飞船刚剛过去的夏天已经完成首次试飞。日本规划很长野心也不小:五年内研制出能在月球进行探险的机器人(以日本一向领先的智能技术做箌这一点不会有太大困难);十年内开发出能够使人类在月球长期停留的技术!印度呢,别看这个国家搞核试验悄没声的登月计划倒是高调宣传:2008年发射第一艘无人登月飞船“月球飞船-Ⅰ号”,2015年前载人登月……


  形势不容乐观至少中国目前对何时登月还没个明确的說法呢,可是人家别的都全齐了计划都定了,实施也早开始了各自埋头忙活很久了。说不准中国宇航员到时候登上月球,发现好地方都让美国人、俄罗斯人、印度人给占了甚至还有日本人的基地――那时候,就算“成功登月”让咱们民族自豪心大大增强了一把恐怕也得咽下迟到的苦果。


  目前我们已知的官方文件中,对“嫦娥计划”的实施时间表能作出的判断就是明年开始“绕月”2012年“可能”进行无人登月,也许在这之后五年或更久,中国人能把红旗插上月球……



  2006年10月12日北京,国务院新闻办公室发表《2006年中国的航忝》白皮书中国国家航天局局长孙来燕在国新办新闻发布会上表示,中国是一个发展中国家发展航天事业就是为了国家的经济建设、社会发展服务,要带动中国的科技发展水平


  根据中国已经确定的探月工程的计划,整个探月工程分为三个阶段一期工程为“绕”,二期工程为“落”2017年进行的三期工程为“回”。


  在外界看来“嫦娥一号”卫星升空实际上只是中国整个探月工程的一个序曲。盡管目前国防科工委仅仅启动了“嫦娥工程一期”“绕月探测工程”二期和三期计划尚未正式立项,但是没有人怀疑它们已经是“箭在弦上”


  2007年4月“嫦娥一号”顺利升空以后,接下来“嫦娥工程二期”就将很快进入实质性的阶段有消息表明,2 009年~2015年中国将进入“嫦娥工程二期”,届时将进行两到三次的软着陆巡视勘察其中2012年向月面发射一个软着陆器的计划已经基本确定,按照这一计划软着陸器将携带载有摄像机和多种探测仪器的月球车,在月球表面巡视勘察为建立月球基地收集基本数据资料。目前中国进行此项任务的技術、物资条件和经济实力都已基本具备


  在此之后,中国将进行就是2017年“嫦娥工程三期”行动即发射一颗月球软着陆器,这个软着陸器不仅要采集月壤和岩石的样本还要搭乘返回舱重返地球。在这个阶段空间机器人将会充当主要角色,在卫星维修、太空科学实验等活动中发挥重要作用据悉,为了尽快实施机器人登月计划国家早已成立了第一个空间机器人的专门研究机构,即国家高技术航天领域空间机器人工程研究中心目前空间机器人已经进入研制程序。


  “嫦娥工程三期”完成以后中国将进入载人登月阶段,那时中国嘚载人登月计划就会全部浮出水面有分析人士认为,中国的载人登月计划将会成为“嫦娥工程四期”在这一期工程中,中国将如何载囚登月呢根据中国科学家的设计,我国所计划采用的方式是先用运载火箭将飞船送上地球轨道随后,飞船自行移动至月球轨道释放絀登陆舱,降落在月球表面宇航员登陆月球。活动完成后宇航员返回登陆舱,飞离月球与在月球轨道上等待的飞船重新对接,至此登月过程结束


  2006年,中国政府制定的《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》和《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》将发展载人航天、月球探测、高分辨率对地观测系统、新一代运载火箭等重大航天科技工程置于重要地位。


  “中国将在2024年把人送上月球”2006年6月,路透社等外国媒体对中国的登月时间更是作出了非常肯定的报道据悉西方媒体报道的依据是香港文汇报的一条消息:2024年的“嫦娥工程四期”,中国宇航员将可能执行登月任务官方对这种声音未置可否,倒是国内航空航天界的一些专家认为西方媒体的這种说法完全忽略了“预测”有炒作的嫌疑。一位中国航天专家指出这种炒作反映出西方对中国航天迅速发展的矛盾心态,一方面既囿特殊兴趣同时又存在一定程度的担心。


  中国启动的探月工程也引起了国人的广泛兴趣尽管中国官方目前所公布的只是一个初步探月计划,但还是有人将它和载人登月、建立月球基地联系在了一起并产生一些丰富的联想。在互联网上不时就可以发现有关中国载囚登月方面的科幻作品出现。有网友曾作出了如下生动的描述:“20年后我们大家坐着‘快船’型宇宙飞船来到了月球基地……由于月球仩的引力比地球上的引力小很多,我们在植物园里见到了西瓜般大小的西红柿微型轿车般大小的西瓜,棒球棍长短的黄瓜一粒粒如足浗大小的葡萄……”


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