月球正面与背面的差异对比与演化分析

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摘要：月球的起源与演化以及月球正面与背面的差异性一直是科学研究的热点问题，月球正面和背面的差异性说明两个半球的演化过程存在不对称性。通过分析月球正面与背面的物理特征、岩石矿物特征和构造特征分布差异，研究形成月球正面和背面差异性的动力过程，进而解释月球正面与背面地质演化差异。结果表明：月球正面和背面的物理特征、岩石矿物特征和构造特征都存在很大的不同；月球正面和背面的地质演化可以划分为以内动力地质作用为主的阶段，内、外动力地质作用并存阶段和以外动力地质作用为主的阶段；以内动力地质作用为主的阶段和内、外动力地质作用并存阶段是造成月球正面和背面地质演化差异的两个主要阶段，而以外动力地质作用为主的阶段对月球正面和背面地质演化差异的形成影响较小。

关键词：月球；演化；正面；背面；物理特征；岩石矿物；构造特征

中图分类号：P184文献标志码：A

Abstract： The origin and evolution of Moon and the difference between lunar nearside and farside are hot topics. The difference between lunar nearside and farside shows the asymmetry evolution of the two hemispheres. Based on the analysis of the physical properties， rock mineral properties and structural characteristics of lunar nearside and farside， the difference of their geological evolution and the dynamic process of their formations were discussed. The results show that the physical properties， rock mineral properties and structural characteristics of lunar nearside and farside are different； the geological evolution history of Moon can be divided into three stages， including the stage of endogenic geological process， the stage of both endogenic and exogenic geological processes and the stage of exogenic geological process； the differences between lunar nearside and farside are mainly affected by the stage of endogenic geological process and the stage of both endogenic and exogenic geological processes， while the stage of exogenic geological process only takes little effect on lunar nearside and farside.

Key words： Moon； evolution； nearside； farside； physical property； rock mineral； structural characteristic

0引言

在无探测器的时代，人类利用望远镜观测月球，最先发现的是月球正面的高山和广阔平原，其表面布满了环形山，但无法探测月球背面。直到1959年，前苏联发射的探测器“月球3号”首次拍摄到月球背面影像，人类才发现月球背面的地形地貌特征与正面是不同的。月球背面的地形比较相似，大部分为“亮”的高地，只有少部分为“暗”的平原，高地地区多以撞击形成的撞击坑、盆地为主。

对比月球正面和背面的地形地貌特征，能够发现两者之间具有明显的“二分性”，即月球正面主要布满大型的月海，而背面则密布撞击坑，且月海的数量很少。形成月球正面和背面“二分性”差异的原因一直是科学界关注的热点，目前主要存在两种不同的观点。一种观点认为月球在距离地球很近的时候就形成了这种差异，即月球的原始不均一性，月球正面和背面的地球引力差异导致两个半球内部岩浆管道不匀称，因此，月球正面发生了大量的岩浆喷发，而背面则保存了原始的月壳厚度。Wood对月壳进行研究时发现月球背面的月壳厚度比正面厚15～20 km，认为这种差异源于月球惯性[1]。Apollo 15激光高度计数据显示，月球质量中心与月球形态中心存在2.1 km的偏移[2]，因此，月球转动的惯性导致月球正面和背面的月壳厚度存在差异。另一种观点认为在月球演化的初期，月球正面遭遇了巨型撞击，撞击出的大量月壳溅射物被抛射到背面，从而使背面的月壳厚度加厚[1]，岩浆则从薄月壳中喷出形成月海。然而，月球背面南极艾肯盆地（South PoleAitken）的成因却不支持这种观点。南极艾肯盆地是已确认的月球上最古老的撞击盆地[3]，直径为2 000～2 600 km[45]，深度约为8 km[67]。通过对南极艾肯盆地的地质研究，发现它是由一颗巨大陨石倾斜撞击形成的。南极艾肯盆地的形成导致月球深部的岩浆转移并集聚到月球正面；在随后的月球演化中，岩浆溢入撞击形成的盆地中形成大量月海[8]。除此之外，Cadogan和Whitaker分别提出了Gargantuan盆地和風暴洋盆地的假说[910]；Feldman等则提出月球正面中心应该存在盆地的假说[11]；Byrne通过建立模型来解释月球正面和背面产生“二分性”的原因，认为月球正面应该存在一个撞击形成的大型盆地，即月球正面大型盆地（Nearside Megabasin），其撞击出的溅射物被抛射到月球背面，使背面的月壳变厚，从而形成了月球正面与背面的月壳厚度差异[12]，这与Wood提出的假设[1]相似；但是另一个新的假说（即南极艾肯盆地假说）则认为，在月球背面形成的南极艾肯盆地引起了正面风暴洋区域的变化，这种变化导致月球正面与背面的差异[8]。

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