2025-07-31 21:14:44

月球洞穴告诉我们地球和月球的共同起源

  

  Moon

  美国宇航局的月球勘测轨道飞行器(LRO)利用雷达证实了月球表面下存在洞穴。以下是为什么这些地质特征将是在月球上建立基地的关键,以及它们可以告诉我们关于地球和月球共同的宇宙起源的信息。

  月球轨道卫星在几十年前首次发现了月球表面的凹坑。其中许多被认为是与火山作用形成的大量地下隧道相连的开口,但直到现在才通过雷达数据分析得到证实。

  一些被认为存在于月球上的隧道可能是熔岩管,地球上也发现了熔岩管。当熔岩从地下流出时,熔岩流最终冷却并硬化成地壳。内部的熔岩仍处于熔融状态,并继续流动。一旦熔岩流出,就会留下一个被称为熔岩管的空隧道。这些形成过程被认为在地球和月球上非常相似。

  最新研究中使用的数据是LRO在2010年收集的,但直到最近才使用最先进的信号处理技术进行分析。雷达(波长12.6厘米的电磁波)以锐角射向这些月球坑,部分照亮阴影下的地下区域,以产生可测量的雷达回波信号。

  Pit in Mare Tranquillitatis

  反射信号的时间和振幅允许研究人员与模拟进行比较,并建立地下地形的图像。数据显示,最大的“海静海”坑通向一个长80米、宽45米的洞穴:大约相当于半个足球场的面积。

  月球表面很可能有数百个这样的洞穴。人们普遍认为,大约45亿年前,一颗年轻的地球与一颗火星大小的原行星猛烈相撞,将我们年轻的地球分裂成今天的地球和月球系统。

  在这次高能撞击之后,月球可能已经熔化了。因此,月球上出现看似火山形成的洞穴,与地球上的火山洞穴有着惊人的相似之处,也就不足为奇了。然而,我们不需要担心宇航员应对火山爆发的危险;月球上的火山活动大约在5000万年前完全消失了。

  Art showing Moon formation.

  在地球上,我们生活在一个异常幸运的环境中,它保护我们免受来自外太空的威胁。例如,木星是我们太阳系中最大的行星,它的位置很好,可以用引力把小行星拖离地球。这将使小行星与地球发生灾难性碰撞的频率降至最低——比如导致恐龙灭绝的那次。

  对地球上的生命来说,另一个不太明显的威胁是电离辐射。整个太阳系不断地沐浴在被称为银河宇宙射线的带电粒子的汤中,这些粒子被遥远的超新星爆炸加速到极高的速度,使它们走上与地球相撞的道路。

  此外,来自太阳的日冕物质抛射(日冕物质抛射)周期性事件会向我们的方向抛射大量高能粒子,但频率要低得多。

  Lava tube in Mojave

  地球磁场在很大程度上保护我们不受这种辐射的影响,因为它将带电粒子引导到北极和南极。这就是照亮高纬度地区夜空的北极光和南极光的起源。地球厚厚的大气层也保护着我们,但我们仍然会受到一些辐射:在往返的跨大西洋航班上,我们在大气层中处于较高的位置,旅行者受到的辐射剂量相当于5次x射线扫描。

  现在想想我们的月球吧,它既没有大气层,也没有明显的磁场。月球表面远非“宁静之海”(1969年人类首次登陆月球的地点),而是不断受到高能辐射的轰击。

  这对在月球基地定居人类构成了严峻的挑战。在月球表面跳跃的宇航员所吸收的辐射是跨大西洋飞行时的10倍,是地球表面辐射的200倍。

  虽然我们的身体可以处理我们在地球上经历的一般无害的低水平本底辐射,但暴露于高水平的电离辐射会对健康产生严重影响。当电离辐射与人体相互作用时,它可以电离细胞内的原子,使它们失去电子。这种损伤有时会阻止DNA正常复制,在极端情况下,会导致细胞死亡。

  由于这些原因,任何月球基地都必须提供足够的辐射屏蔽来保护其居民。然而,提供辐射屏蔽的最佳材料是致密材料,从地球运输到月球的成本很高。

  因此,像最近发现的洞穴这样的自然屏蔽区域被指定为人类在月球上居住的可能地点。这些洞穴将为其居民提供高达130至170米的固体岩石屏蔽——足以阻挡最高能量的辐射。