劉建忠：月球從未如此清晰，中國發布全球首套高精度月球地質圖集_風聞

月球經歷了怎樣的的“三宙六紀”？月球的背面到底長啥樣？月球上有哪些岩石和礦產？人類可以到月球生活嗎？

劉建忠老師説：中秋佳節就要到了，我們中國人對中秋佳節，有非常深厚的感情，每逢中秋佳節，我們都有吃月餅，賞月亮的傳統的風俗。我作為一位月球科研工作者，也作為月球地質圖的編研實踐者，希望從今年之後，我們在吃月餅，賞月亮的同時，能夠翻閲月球地質圖，能夠轉動地質月球儀，瞭解更多的有關月球形成和演化的故事。

劉建忠

中國科學院地球化學研究所研究員

我是來自中國科學院地球化學研究所的劉建忠，我曾經任嫦娥工程地面應用系統一期的副總師和二期的副總指揮。作為這一套月球地質系列圖鑑的執行主編，我們完成了這一套地質系列圖鑑，包括中英文版的《全月地質圖》，中英文版的《月球構造綱要圖》，以及中英文版的《月球岩石類型分佈圖》。這個圖比例尺是1:250萬，目前是國際上精度最高的全月地質圖。

我們這個圖是在今年4月21日向全球發佈，一經發布得到了國內外媒體的關注，和專家學者的讚譽。我們國內的頭部媒體，當時點擊量是超過3,000萬，還有國際上的一個最著名的刊物《Nature》，專門找我們約稿，報道我們的成果。

對我們地球上的人類來説，有兩個星球是我們關係最為密切的，一個就是白天東昇西落的太陽，另外一個就是夜晚，有時我們能看得着，有時我們看不着的月亮。常言説萬物生長靠太陽，對於夜晚出現的月亮，它到底重不重要，它是如何產生的，它由什麼組成的，它對人類的發生發展有什麼樣的重要作用，這是大家關心的一個問題。其實這個問題在遠古時代，就縈繞在人們的心頭，神話故事裏有一個很著名的傳説盤古開天闢地，他的左眼變成了太陽，右眼變成了月亮。

與太陽是一個至剛至強的形象相比，月亮在人們心目中是至陰至柔的，激起了人們無限的遐想。它為古代的歷法編制，農耕時令和社會發展，都發揮過比較重要的作用。

我國在元朝時候頒佈的一個《授時歷》，當時確定每個月的天數是29.530593日，一個迴歸年是365.2425日，這個數據與近代的觀測值，也就是一個迴歸年是365.2422日，僅差了26秒。它的精度與1582年頒佈的《格里高利力歷》基本是相當，但我們採用的《授時歷》，比西方採用的《格里高利曆》早了300多年，在這裏我們不得不感佩，我們中國古人的聰明才智。

在古代對月亮的崇拜在全世界都有，在我們國家道教裏有月亮女神，佛教裏也有月亮女神。

古希臘的神話故事裏，認為天界有四位月亮神，分別是菲碧、塞勒涅、阿爾忒彌斯和赫卡忒，她們分別代表了新月、滿月、彎月和冥月，古羅馬的神話當中，月女神稱之為露娜。

所以我們大家現在經常會聽到，世界各個國家，特別是月球探測的國家，用這些女神的名字，做國家的月球探測工程的冠名。比如説前蘇聯的叫露娜計劃，日本人的叫塞勒涅計劃，美國人正在執行的，稱為阿爾忒彌斯計劃，我們國家用嫦娥，作為月球探測工程的冠名的，稱之為嫦娥工程。

神奇美麗的傳説，激勵着地球的人類對那一片未知的領域，進行了執着的探索。可是當這個神秘的面紗被揭開以後，展現在人類面前的並不如神話裏面，傳説的那樣生機勃勃。這個面紗首先是被伽利略揭開的，1609年的12月，他是第一個把望遠鏡對準月球進行觀測，被稱之為是現代天文學的一個開端。望遠鏡裏面的景象像一個大麻子一樣，鋪滿了大大小小的撞擊坑。

真實的月亮到底是什麼樣子的？我們今天準備用三個詞來給大家，進行一個輪廓性的描述。第一個詞就叫黑白分明，每當農曆十五前後，我們仰望天空的時候就可以看到皎潔的月亮，月亮是黑白分明的，有一半明的一半暗的，暗的東西大家一般稱之為海，叫月海，它裏面是由月海玄武岩組成的。右面的有一張圖，上面有兩個曲線，下面就是反照率，就是我們照着它反射回來的程度比較低，所以它就暗了。另外一個亮的地方叫高地，它是由斜長巖組成的，它的反照率比較高，就是我們上面的那條曲線。

月海玄武岩和高地斜長巖有這麼兩種岩石，這是我們用肉眼看到的，但是通過科學家們研究，月球的組成絕對不是這兩種岩石。這個圖是我們這一次編研的，全月球的岩石類型分佈圖，這裏面總共有17種內動力地質作用形成的岩石。

最主要的分佈最廣的灰藍色的，我們剛才説的亮色的就叫亞鐵斜長巖，而在這裏面我們區分出一種新的斜長巖，就是灰藍色的裏面的綠色的部分，稱之為鎂質斜長巖，這個是我們這次填圖填出來的，原來樣品裏有，但是分佈特徵不是特別明確的一種岩石。之所以能夠把它填製出來，得益於我們國家嫦娥一號工程的，干涉成像光譜儀的數據。

第二類就是我們中間海藍色的岩石，海藍色的跟我們前面看到暗色的那一塊是相對應的，這一塊暗色的部分，就是我們剛才説的月海玄武岩。在我們這張圖上，藍色也不是均勻的，由深藍一直到淺藍，這也是因為它的化學成分不是一樣的。另外我們還可以在這個圖上，很明顯地看到，中間有紅色的岩石類型的分佈，這個紅色大家經常聽到的稀土元素，月球上的稀土元素很高，它富存在這種岩石裏面，在我們這張圖上叫做克里普巖。我們看到的月亮第一個是黑白分明，它是由物質組成導致的。

第二個詞想形容一下月球，就是叫千瘡百孔。用肉眼看也會發現在月面上，有大大小小的環形山，因為這些環形上的絕大部分，是由小天體撞擊月球形成的，所以也稱之為撞擊坑。科學家們以200千米為界，把大於200千米的撞擊坑，稱之為撞擊盆地。

為什麼要以200千米做分界線呢？這是因為裏面有物理和化學的一個規律，就是説當撞擊坑的直徑，是小於200千米的時候，大部分的撞擊能量，它是以衝擊波的這樣一個形式，轉化為濺射物的動能。而撞擊坑直徑大於200千米的時候，越來越多的能量就轉化為熔融物和蒸發物的內能。

我們看到的這些撞擊坑，即使都是小於200千米的撞擊坑，如果仔細研究的話，它的形態也是不一樣的，而且從大到小具有一定的變化規律可循。一般情況下小於15公里形成的，我們稱之為碗型坑就像一個碗，坑壁是特別平滑，而且沒有坑底，就是説它就像一個錐子那樣的。當然有這樣一個規律，不是説完全的，就因為這個撞擊是非常隨機的一個事件。隨着直徑的逐漸增大，到20千米以上的時候就會出現平底型坑，顧名思義它有一個平坦的坑底。這是我們第二個圖，隨着撞擊坑直徑大小的增大，就會出現丘底型坑，階地型坑和中央峯坑。

撞擊坑為什麼這麼重要呢？它的形態和它的形成年代，是有密切的關係的，也就是説年代越老，它的風化程度越高。在這一次我們1:250萬月球地質圖的編制過程當中，將月球地質年代劃分為三宙六紀，這跟阿波羅時代是不一樣的。我們現在劃分的這樣一個年代表，是更符合月球現在的演化規律，三宙就是冥月宙，古月宙，新月宙，其中冥月宙，月球當時是一個塑性狀態，就是岩漿洋演化的過程，那個時候特別熱，即使有小天體撞擊到月球表面，它也形成不了撞擊坑，就像我們當年的蘇梅克列維彗星，撞到木星上以後，它很快就被抹掉了。只有從艾肯紀的時候，撞擊坑才能保留下來，所以撞擊坑的年代就是有五個年代，有艾肯與酒海，雨海，愛拉託遜和哥白尼紀，形成也能記錄下來撞擊坑。

同一種撞擊坑 在不同的年代，它也表現出來不同的形態，上面是碗型坑，下面是平底型坑，隨着年代的增加，邊緣從尖鋭變得越來越模糊，它就是個太空風化的一個過程，丘底型坑也是這樣的一個特點，到階地型坑和中央峯坑，都有這樣的一個類似的變化的規律。因此我們搞月球研究，可以用這樣的變化規律，對月球的地質年代進行一個判定。

為什麼我們填圖有那麼多年代學？因為我們地球上用的最多，就是同位素年代學，月球上我們知道採樣品非常艱難這麼遠，所以大部分的地體或者岩石單元，是靠撞擊坑來進行統計或者退化定年的。前面是小於200千米的撞擊坑，對於直徑大於200千米的撞擊盆地，它也是一樣的，也不是一成不變的，分為單環盆地，峯環盆地，多環盆地和超大型盆地四種類型。

我們這次填圖對盆地，進行了重點的研究，因為盆地撞擊的能量比較大，它佔的面積也比較大，它對月鞘的改造嚴重，所以我們進行了重點的研究。

結合地形，成分，重力場的數據，我們識別出了81個盆地，而且通過它們相互的疊織關係，盆地的退化程度，還有坑密度，確定了這樣一個盆地的形成順序，確定了艾肯紀有49個，酒海紀25個，雨海紀7個，它説明大型撞擊事件，隨着太陽系的一個演化，逐漸從無序演化到有序了，大型撞擊事件是逐漸減少的。

通過前面的描述，我們知道月球上是十分荒涼的，但這個看似荒涼的星球，它是藴含着無盡的寶藏，第一個寶藏就是穩定而豐富的太陽能。這是為什麼？因為我們地球上有一個濃密的大氣層，月球上沒有大氣層，太陽可以直接輻射到月球的表面，它的能量密度，能達到1.353千瓦每平方米，而且它的自轉速度比較低，所以能獲得穩定的太陽能。

人們一直也夢想着，利用月球上的太陽能，為人類社會的可持續發展來服務。比如日本就提出來一個月環計劃，希望在月球的赤道上，建設一個寬400公里的太陽能電磁環，這個電磁環如果建成的話，每年能產生13萬億度的電能，能夠提供全世界一半的電力供應。

第二個寶藏就是核聚變燃料氦-3。氦-3是一種太陽風成因的核素，同樣是由於地球大氣的屏蔽，在地球上很少，而月球上卻很多。我們利用咱們嫦娥一號，微波輻射記錄的數據，進行過估算，月球上的氦-3能達到100萬噸以上，如果100噸可夠人類用一年，那麼我們可以用到1萬年，而且它的含量與鐵和鈦元素是成正比。

第三個資源就是水資源。對於水的重要性，我覺得大家可能都知道，就毋庸置疑，它是人類建立月球基地，由基地走向更遙遠深空的，主要的能源和資源。對於水的存在，現在爭論逐漸地平息下來了，但是對於水的來源現在還是有更多的爭論，目前一直認為有三種成因的水。一是來自月球深部的岩漿水；第二是太陽風和月表相互作用成因的水；第三個就是彗星撞擊月球之後，帶來的外來水。我們國家嫦娥七號有一個非常重要的任務，就是要確定這個水的來源，我們拭目以待七號帶給我們的一個驚喜。

第四個寶藏就是其他的礦產資源。比如説稀土，稀土是關係國家安全的，一個戰略性的礦產資源。地球上的總共的儲量只有1.3億噸，但月球上的稀土含量，高達200~450億噸非常可觀。

上個世紀可能是以認識月球，或者認識深空為主要的目標，隨着時間的推移，現在大家逐漸把認識月球和利用月球，作為一個共同的重要目標，開發太空資源，為人類的可持續發展服務，是我們開展深空探測的一個，最主要的科學目標。月球上有這麼多的寶藏，為人類開發太空資源應該説奠定了基礎。

在瞭解了真實的月球之後，我們再來看看月球是如何形成的，如何誕生的。按照宇宙大爆炸的學説，天體的演化是從塵埃開始，逐漸吸積形成行星，這也是我們地球形成的一個過程。

但是作為地球唯一的天然衞星，月球的形成可能是經歷了不同的過程，按照目前的研究結果月亮的成因有四種假説：一個是捕獲説也叫養子説，分裂説是親子説，還有一個同源説是姐妹説，還有一個大碰撞學説。大碰撞學説由於現在能符合更多的觀測事實，比如説現在最重要的，就是月球和地球有，非常一致的同位素組成，所以現在大家認可程度最高的是第四種，也就是大碰撞學説。

最後我想説一説，月亮對於我們地球生命，或者地球演化的影響。在太陽系的八大行星當中，水星和金星是沒有衞星的，地球有一個衞星，火星有兩個衞星，後面有更多的衞星，作為地球唯一的天然衞星，月球在地球宜居性的演化當中，扮演了重要的一個角色。

比如説地球的潮汐，它是太陽和月亮共同作用下，形成的一種自然現象，很多研究者認為，原來海洋的生命，能夠走向陸地，是由於潮汐作用影響的結果。

另外根據科學家的一個研究，我們地球的自轉速度是變慢的，每100年自轉週期要增加1.8毫秒，根據古生物的研究，比如説6,500萬年 也就是白堊紀，那時候的一年是376天，比我們現在多了11天，就是原來自轉速度很快，這與潮汐作用可能有非常大的關係。自轉週期的變化，我們知道跟植物生長，動物發育，有非常重要的關係和影響。

中秋佳節就要到了，我們中國人對中秋佳節，有非常深厚的一個感情，每逢中秋佳節，我們都有吃月餅，賞月亮的傳統的風俗。我作為一個月球科研工作者，也作為月球地質圖的編研實踐者，希望從今年之後，我們在吃月餅，賞月亮的同時，能夠翻閲月球地質圖，能夠轉動地質月球儀，瞭解更多的有關月球形成和演化的故事。