文/栗田 敬(東京大學地球物理學教授)
「每件事物必有正反兩面。」
這是每個孩子要成長為大人前,必學的課題之一。月球也一樣,它的正面和背面是最重要的研究主題,現在仍然充滿謎題,而且不僅孩子,大人們也同樣為之煩惱。
首先,在地球看到的月球永遠是同一面(正面),我們是看不到月球背面的。這是因為月球繞地球公轉的週期約為28天,而它自身的自轉週期也與公轉週期相同。這種現象稱為同步自轉(Synchronous rotation),這在太陽系的衛星上並不罕見,一般認為原因來自和行星之間的潮汐相互作用。
在月球探索中,我們可以發現月球的正面和背面在本質上完全不同。正面的平均高度較低,由深色的海和淺色高地構成;而背面的高度較高,而且全是高地。
構成高地的淺色岩石稱為斜長岩,主要成分是從初期大規模熔融的岩漿海中結晶、浮出的斜長石。
正面坑少 背面坑多
另一方面,構成海的則是之後才噴發出來的玄武岩岩漿。因此,形成年代較早的背面,隕石坑比較多;而年代較新的正面,隕石坑比較少。
為什麼天體會被這樣一分為二呢?事實上,這種情況並不僅限於月球,其他天體同樣可以看到這個特徵,這個稱為二分性。例如火星的南半球高度較高、年代較久遠,而北半球則是低矮新地。至於成因,目前仍是個謎。
那麼,為什麼月球的正面和背面會如此不同呢?
在過去,月球繞行地球的軌道距離比現在近,繞行週期也較短。是不是岩漿中的結晶上浮時,被甩到外側了? 這些較高聳的斜長岩,是否因此被轉到背面(離地球較遠)去了呢?
直至今日,科學家依舊為此煩惱,有待同學在未來找出答案。