月球之謎

節錄自歐米茄《Lifetime》誌「磁號」


文:Clay Dillow 


球的源一直令科學家感到迷惑。它是星體猛烈撞擊後的物,還是太陽系形成時誕生的原始物體?從月球帶回的磁化岩石提供了線索。

月球自古令人神往。它迷人的引力既綻放靈性,又不離凡俗;既充滿詩意,又具實質功能。

月相盈虧,高懸夜空,標示日月四時的逝。在地球可見的眾多天體中,球一直最接近我們,親切熟悉之餘,又超然世外。在人類歷史的長河裡,它可見而不可及,其構造與起源始終是個不解之謎。半世紀前,太陽神號太空人從月球返回,揭開了那重神秘的紗,更首次帶回其他星體的質:月球岩石。它們跟地球上發現的岩石分別不大,過,此舉卻將以往遙不可及的球,實實在在放入科學家手中。

 

趣的是,新的月球之謎,又隨着這些岩石樣本而誕生。太陽神號登月前,行星科學家早已知道,月球跟地球這類已演化的火山行星不一樣,並不存在着全球性磁場。但由太空人帶回的岩石樣本,卻道出截然不同的事:月球曾經擁有強大的全球性磁場,卻於幾十億年前莫名地消失。40多年後,研究人員仍在努力解開月球失去磁場的團。天,他們或許終於靠近真相,到一些答案。

「究竟它是擁有自身地質歷史的球,抑或只是一團太空塵埃的聚合體?」

行星科學教授Benjamin Weiss博士

月球發電機

麻省理工學院(簡稱MIT)的行星科學教授Benjamin Weiss博士表示:「今天仍在推動月球科學的重大問題是:月球在多大程度上是個行星般的體,像已演化的地球或火星那樣;又在多大程度上是個原始物體,屬於太陽系形成後的蹟?」他續說:「究竟它是擁有自身地質歷史的球,抑或只是一團太空塵埃的聚合體?」

行星科學家認爲,答案將有助揭示月球自身的源。月球起源的主流理論,假定月球及地球由相同的天體物質構成;在太陽系混沌之初,因地球受到小行星猛烈撞擊,而令月球碎裂開來。另一派學說卻認爲,月球在太陽系其他區域形成,其物質積累過程更類似一顆小行星;它只是碰巧被地球的重力抓住。過,球一度擁有全球性磁場以及與磁性相關的熾熱熔岩這段歷史,加強了大撞擊理論的說服力,進一步鞏固了我們對地球歷史以至早期太陽系形成過程的解。初,太陽神號帶回的磁化樣本令科學家們迷惑不已。地球產生全球性磁場,源於圍繞地球外核的岩漿運動,並由此形成人們所指的「發機」;與地球相比,月球體積細小,其早期歷史中或許存在的發電機,必然會迅速冷卻、速,最後終止運作。除此之外,令科學家吃驚的,還包括月球磁場的度。按太陽神號月岩標本的測量所得,月球曾產生的磁場強度與地球相若。而,相對於其鄰居,月球那麽細小—它的發電機更細小—能產生的磁場應該微弱許多。登月年代之後的數十間,科學家一直細心探究這問題。有人提出不同理論,試圖解釋月球發電機如何能夠長時間自我發動,甚至比人們設想的傳統模式持續時間多上數億年。還有些人爲磁場尋找另類解釋,推測小行星撞擊月球表時,可能產生臨時的場,其強度足以令月球熔融物質在冷卻成岩石之時被磁化。最近數年,科學家獲得了新的具、技術和數據,終於可讓有關研究向前邁進。事實上,在追尋月球如何失落磁性的過程中,再次證明時間計算決定了一切。

撞擊理論

自2006年起,Weiss博士和同事開始採用加倍精密的嶄新儀器,重新檢測太陽神號的月岩樣本,力求更全面地掌握它們的史,不單要找出何時形成,更要知道需要多長時間來冷卻和凝固。

說:「整事的核心是時間計算。如要知道磁場的史,就必須追溯岩石的去。這是我們整套方法中極其重要的分:以計時法結合岩石的磁化過程,就可得知岩石於何時形成。」該團隊利用計時法,爲月岩樣本編造較詳細的史,並因此動搖了月球磁場「撞擊理論」的礎。團隊借助登月時代科學家不曾具備的術,識別出每塊月岩的冷卻時間,其中有數天、月,甚至數千年,這遠遠超過短暫的「撞式」磁場能在月球表面持續的間。若要讓這些緩慢冷卻的岩石繼續磁化,磁場就得維持很長一段時間,在某些情況下,需時幾千年。由此顯示,月球於數十億年前,確曾像地球般擁有本身的發電機。而,那發電機怎樣產生如此強大的場?Weiss博士坦言:「我們研究這問題的因,正是因爲我們未能真正了解行星如何產生磁場。」

 

他續説:「月球似乎真的曾經擁有磁場,但它那麽小,我們弄不明白它怎能產生這麽強大的場。這真是一謎,也是眾人最初對此懷疑的原因之一,因爲這太怪異。至今依然怪異莫名。」無論如何,發電機的存在表明月球經歷過一段熾熱的動態地質歷史,「這是對月球撞擊起源理論的關鍵反駁點。」Weiss博士表示。這不僅對研究月球有重大意義,也同時令我們對地球加深了解,釐清地球與月球相似之處,以及它們如何隨年月而各自演化。Weiss博士重申:「地球和月球看來是一樣的,它們是同一原始天體的兩個部分。來的歷,令它們演化成截然不同的貌,實在令人着迷。由此也突顯出地球是何等獨特。」

「地球和月球看來是一樣的,它們是同一原始天體的兩個部分。」

行星科學教授Benjamin Weiss博士

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