月球，夜空中最亮的星。作為地球最近的鄰居，月亮是文學(xué)作品中的常客，以至于在神話界也流傳著它的傳說。

自古以來，人類就對月球充滿了好奇，也未停止探索月球的腳步。無論是阿波羅登月還是嫦娥奔月，毫無疑問都增加了我們對月球的了解。然而，時(shí)至今日，我們對月球的了解依然非常有限。比如，月球內(nèi)部到底是什么?月球的內(nèi)核結(jié)構(gòu)到底是什么樣的?

對于這個(gè)問題，有種觀點(diǎn)一度甚囂塵上。那就是月球空心說。

阿波羅計(jì)劃為空心說背書？

所謂月球空心說，就是認(rèn)為月球是一個(gè)中空星球的假說。這個(gè)假說最早由蘇聯(lián)天體物理學(xué)家米哈依爾·瓦西里和亞歷山大·謝爾巴科夫提出。他們在《真理報(bào)》上撰文指出：“月球可能是外星人的產(chǎn)物。15億年以來，月球一直是外星人的宇航站。月球是空心的，在它的內(nèi)部存在一個(gè)極為先進(jìn)的文明世界。”

最初，這種論調(diào)并沒有多少證據(jù)支持，也沒有引發(fā)廣泛關(guān)注。然而，阿波羅登月計(jì)劃帶回的月表巖石和月震實(shí)驗(yàn)讓這一切有了變化。從此，月球空心說似乎有了堅(jiān)實(shí)的證據(jù)基礎(chǔ)，也引來了一批擁躉者。

在月球空心說的所謂證據(jù)中，最著名的當(dāng)屬“阿波羅月震實(shí)驗(yàn)”。1969年，“阿波羅12號”的登月艙返回繞月軌道和指揮/服務(wù)艙對接之后，把上升級重新丟回月球表面時(shí)，產(chǎn)生的月震被事先安置在月球表面的月震儀觀測到了信號。令人吃驚的是這次振動(dòng)竟然持續(xù)了55分鐘。就像用錘子用力敲擊大鐘一樣，振動(dòng)持續(xù)很長時(shí)間才慢慢消失。這相比于地球上當(dāng)時(shí)已知的地震觀測確實(shí)有很大差異。

正常情況下，當(dāng)人們用力敲擊一個(gè)空心鐵球時(shí)，它會(huì)發(fā)出嗡嗡而持續(xù)的振動(dòng)，而敲擊實(shí)心鐵球的時(shí)候，只會(huì)聽到短暫的振動(dòng)。這個(gè)持續(xù)振動(dòng)的現(xiàn)象讓人們開始設(shè)想月球是空心的。

另一個(gè)被空心論粉絲們反復(fù)提及的證據(jù)，是阿波羅登月計(jì)劃帶回來的月表玄武巖密度略大于地球巖石。阿波羅任務(wù)帶回的幾處玄武巖樣本的密度為每立方厘米3.3至3.5克，而地球玄武巖的密度是每立方厘米不到3.0克。然而，月球的整體密度卻比地球小很多，只有地球的60%。因此，人們認(rèn)為月球是中空的。

所謂證據(jù)只能反映月表屬性

雖然月球空心說在民眾中有不少粉絲，曾經(jīng)也獲得了一些科學(xué)家的支持，但主流科學(xué)界并不認(rèn)同這種觀點(diǎn)。在多數(shù)科學(xué)家看來，月球空心說是沒有科學(xué)根據(jù)的。

澳門科技大學(xué)博士后研究員徐蒙在接受科技日報(bào)記者采訪時(shí)表示，所謂的阿波羅月震實(shí)驗(yàn)并不能說明月球是空心的，或者說并不能反映任何月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@次月震只是經(jīng)過月球淺表層后傳回的信號，根本沒有進(jìn)入月球內(nèi)部深處。

“更長的衰減時(shí)間只說明月震波在表層衰減得更慢而已。研究者們通過對‘阿波羅11號’帶回的月巖樣本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)月巖比地球上的巖石要干燥得多，因此月震波傳播時(shí)受到的阻力就很小，衰減自然也就慢得多。后來的多次人工和天然淺層月震也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象，說明這是月表本身的性質(zhì)決定的，與月球更深處的結(jié)構(gòu)沒有關(guān)系。”徐蒙說。

中國科學(xué)院國家天文臺研究員平勁松也曾向科技日報(bào)記者明確表示，空心說不靠譜。“月球轉(zhuǎn)動(dòng)異常探測和地震數(shù)據(jù)都不支持月球空心說，月球不可能是空心的。”他強(qiáng)調(diào)。

與此同時(shí)，月表玄武巖密度略大于地球玄武巖密度主要是因?yàn)樵虑蛐鋷r中氧化鐵含量更高一些。此外，月球上的巖石除了月海玄武巖，還有高地斜長巖。后者的密度會(huì)小得多，只有每立方厘米2.8克左右。在考慮疏松程度(孔隙度)之后，實(shí)際的月殼密度略低于地殼的密度。

徐蒙表示，通過阿波羅月震數(shù)據(jù)，人們對月球內(nèi)部各層的密度已經(jīng)有了大致的認(rèn)識。月球也和地球一樣，有殼、幔、核結(jié)構(gòu)，而且它們也是密度越來越大的，并不存在月核比月幔密度低的說法。另一方面，目前我們已經(jīng)知道，大型巖質(zhì)行星在演化的早期都經(jīng)歷過熱分異，也就是較重的元素(比如鐵和鎳)向中心“下沉”;相對較輕的硅酸鹽成分“上浮”。所以理論上來說水星、金星、地球、火星和月球都是從外向內(nèi)密度越來越大的，不可能存在“空心”的情況。

引力場地震波攜手揭密內(nèi)部結(jié)構(gòu)

既然月球內(nèi)部不是空心的，那么科學(xué)家又是怎么來探索它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呢?

對于月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究，圈層不同，科學(xué)家采用的研究方法也不同。“從觀測和實(shí)驗(yàn)的角度來看，處于月球表面的月殼是可以進(jìn)行直接研究的。而處于內(nèi)部的月幔和月核，我們一般只能用間接的方法進(jìn)行研究。最主要的間接研究方法是測量月球引力場和研究月震波。”中山大學(xué)物理與天文學(xué)院副教授劉尚飛說道。

由于萬有引力的作用，繞月飛行器在月球的引力作用下會(huì)沿著近橢圓軌道運(yùn)行。之所以不是嚴(yán)格的橢圓，是因?yàn)樵虑虿皇且粋€(gè)質(zhì)點(diǎn)，而是一個(gè)密度不均勻的近似球體。假設(shè)月球某一面的密度較高，那么飛行器在經(jīng)過這一面時(shí)受到的引力就比在相反的一面要大。因此通過對飛行器軌道的精確研究，可以反推出月球內(nèi)部的密度分布。這樣科學(xué)家就可以根據(jù)月球內(nèi)部密度分布的不同來了解月球內(nèi)部的成分。這就是通過測量月球引力場來研究月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原理。

而月震波研究就跟利用地震波研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原理一樣，通過對月震波在月球內(nèi)部傳播情況的分析，可以推測出月球內(nèi)部物理性質(zhì)發(fā)生突變的區(qū)域。

“通過這兩種方法對月球內(nèi)部的研究，都沒有得出月球是空心的結(jié)論，得出的月球結(jié)構(gòu)都符合月球有一個(gè)致密鐵核的假設(shè)，只不過這個(gè)鐵核有點(diǎn)小。”劉尚飛說。

他表示，之所以月球的鐵核比較小，或許與月球的形成過程有關(guān)。現(xiàn)在主流的關(guān)于月球形成的大碰撞模型認(rèn)為，在太陽系早期，一個(gè)和火星一樣重的行星以一定的傾角撞擊了地球，隨后該行星的鐵核被地球吸收，同時(shí)，碰撞也使得兩者都損失了一定的地幔。這些損失的地幔進(jìn)入了地球的軌道，最終形成了今天的月球。組成地幔的物質(zhì)含鐵較少，月球天生缺鐵，因而現(xiàn)今月球的鐵核也比較小。

標(biāo)簽： 月球