月球双面之谜:月球有两张截然不同的脸?

【菜科解读】
月球是宇宙中距离地球最近的星球,也是地球唯一的一颗天然卫星,由于月球早已被地球潮汐锁定,以至于月球围绕公转一圈的周期,正好与它自转一圈的周期相等,这就造成了月球总是以同样的一面朝向地球,我们在地球上就始终无法看到月球的另一面是什么样子。
为了方便描述,我们不妨将月球面向地球的一面称为正面,再将月球的另一面称为背面。
尽管我们在地球上只能看到月球的正面,但这并不们对月球的背面一无所知。
因为早在1959年,前苏联就发射了一个名为月球3号的绕月探测器,它拍摄到了月球背面的照片,并成功地将照片传回了地球。
从那个时候开始,人类就开始了对月球背面的探索和研究,通过一系列的探月任务,科学家们获得了大量关于月球背面的观测数据。
在此之前,人们普遍认为月球的背面与正面应该差不了太多,但观测数据却显示,实际情况并非如此,科学家惊讶地发现,月球的背面与正面,其实存在着巨大的差异。
一个最明显的差异就是,月球正面分布着大片的被称为月海的较暗区域,它们主要是比较平缓且低洼的平原,占据了月球正面几乎一半的面积,而在月球背面,月海的所占的区域却很小,大概只占据了月球背面2.5%的面积,除此之外,就是密密麻麻的陨石坑。
对于这种现象,人们将其形容为:月球有两张截然不同的脸。
为什么月球的背面与正面,存在巨大的差异呢?过去的研究表明,月球的地形主要形成于大约38亿年至41亿年前的后期重轰炸期,在那个时候,太阳系还处于一个混乱的状态,有很多大小不一的天体在空间飞行,不时地撞击行星以及它们的卫星,月球当然也遭受了无数次的撞击,进而形成了很多巨大的盆地。
这些盆地中的物质会被撞击的热量和压力熔化,形成了一层薄薄的岩浆,随着时间的推移,这些岩浆逐渐冷却并凝固,形成了一层平坦而黑暗的玄武岩,这就是我们看到的月海,而月球表面的高地则是由更古老更坚硬的岩石构成,它们经受了更多、更小的撞击,形成了密密麻麻的陨石坑。
除了天体撞击之外,月球上的火山活动也对月球地形有巨大的影响,根据科学家的推测,月球上的火山活动主要发生在40亿年前至30亿年前之间,也就是在陨石撞击最频繁和最剧烈的时期。
火山活动主要表现为岩浆从地下涌出,在表面形成喷发锥或玄武岩平原,此外,火山活动也可能导致月壳变薄或变厚,从而影响后来岩浆渗透或固化的过程。
所以一个合理的推测就是,月球之所以有两张截然不同的脸,应该是在月球地形的形成期间,月球正面的岩浆更多,它们填补了这一面的很多陨石坑,并且造就了大片比较平缓且低洼的平原地带,也就是月海。
那么,为什么会这样呢?
为了解释月球双面之谜,科学家提出了多种假说,比如说有一种观点认为,地球对月球正面产生了更强的引力,这会导致月球的地壳在这一面更薄,从而更容易被岩浆渗透,在月球上火山运动活跃的时候,更多的岩浆会从月球正面的地下涌出,在它们冷却之后,就在这一面形成了大片的月海。
也有观点认为,地球的引力可能对小天体的运行轨道有一定的影响,使得月球正面更容易受到撞击,所以经历后期重轰炸期的时候,月球正面遭到了更多、更猛烈的撞击,导致了更深、更大的盆地被形成,而这些盆地更容易被岩浆填充,进而形成大片的月海。
还有一种观点认为,月球背面有一个特别大的撞击盆地——艾托肯盆地,它位于月球南极附近,其直径约为2500公里,如此巨大的撞击盆地,就意味着月球曾经遭到过一次非常猛烈的撞击,正是在这次撞击中,异常强烈的震波穿过了月球内部,并在月球正面触发了一个热点,这会造成月球内部的岩浆大量地从月球的正面涌出地面。
尾声需要指出的是,这些都是科学家提出的假说,并不是确定的结论,就目前的情况来看,相关的研究仍然在进行之中,期待在未来,我们会有更好的方法来探测和分析月球内部结构和演化历史,从而揭开这个巨大的谜团。
一种降低在月球上丢失太阳能漫游车风险的新方法
大多数用于太阳能供电的长距离导线规划算法没有主动考虑可能的导航延迟。
在这里,虚白色路径显示了一个计划,该计划将PSR内的漫游车尽快引向阳光,但它对可能的延迟没有弹性,这种延迟将导致漫游车落后于计划,并错过关键的太阳能充电事件。
另一方面,主动考虑延迟 蓝线的规划策略将使漫游车走上潜在的更长但更安全的轨迹。
鸣谢:uux.cn/背景图像和蝰蛇漫游者渲染:美国宇航局和亚利桑那州立大学。
据美国物理学家组织网(英格丽德·法德利):美国宇航局和世界各地的其他太空机构定期向太空发送机器人和自动飞行器,以探索太阳系中的行星和其他天体。
这些任务可以大大提高我们对太阳系其他地方的环境和资源的了解。
多伦多大学航空航天研究所和美国宇航局喷气推进实验室 JPL的研究人员最近进行了一项研究,探索可以提高使用太阳能漫游车进行月球探索的有效性和成功率的回收策略。
他们的论文预先发表在arXiv上,介绍了一种新的方法,可以帮助太阳能漫游车安全地离开月球上永久的阴影区域。
领导这项研究的研究员Opvier Lamarre告诉Phys.org:近年来,几个国家已经表示对探索月球南极感兴趣,包括美国、中国、印度、俄国和其他国家。
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他们中的大多数人计划使用太阳能漫游车来探索经常处于阴影中的区域 称为永久阴影区,或PSRs,我们怀疑这些区域可能包含大量的水冰。
可以想象,用太阳能漫游车进入PSR是一项冒险的尝试!如果漫游车因故障而延迟,它可能无法在能量耗尽前回到阳光中。
太阳能漫游车在能效方面有许多优势,但它们受到依赖太阳光运行的限制。
由于月球上的一些区域永久处于阴影中,漫游者对阳光的依赖可能会阻止他们安全地探索然后离开这些区域,导致他们在执行任务时耗尽能量。
拉马尔和他的同事最近工作的一个关键目标是量化失去太阳能漫游车的概率,因为他们正在探索月球上的这些阴影区域。
此外,该小组希望设计一种方法,帮助最大限度地提高太阳能漫游车安全完成任务的概率。
首先,我们需要定义太阳能漫游车在月球南极‘安全’意味着什么,拉马尔解释道。
为了做到这一点,我们关注漫游车在什么地方、什么时间离开PSR,以及它的电池还剩多少能量。
这表明了漫游车在下一段任务之前是否可以在原地冬眠 因此,在那之前保持安全。
然后,我们计算一种在线遍历规划方法,漫游车可以从任何起始状态 包括PSRs内部开始遵循该方法,以最大化其生存概率。
拉马尔及其同事概述的规划方法被称为恢复政策,因为它本质上是一种后备策略,允许漫游车最大限度地增加到达安全的机会 即阳光将到达的区域,为其电池充电。
在他们的论文中,研究人员表明,在这种情况下计算这种复苏政策可能具有挑战性,因为它需要几个近似值,如果非常不正确,可能会影响整体预测的可靠性。
例如,时间是我们状态空间的连续维度,需要离散化,拉马尔说。
我们需要确保这种近似/离散化不会危险地扭曲对故障概率的预测。
在月球南极,太阳光照是高度动态的;附近的山脉和环形山可能会在地表投下巨大的阴影。
如果与 近似政策假设相比,漫游者稍微落后于计划,它可能会错过关键的太阳能充电期。
如果比政策设想的提前一点,也是如此。
由于这些时间近似值极大地影响了太阳能漫游车回收政策的可靠性,拉马尔和他的同事们保持了高度保守。
这最终将失败的风险降至最低,同时增加了该策略在现实任务中保持安全的可能性。
我们认为这种方法在许多方面都是有用的,拉马尔说。
首先,它代表着向远程自主移动规划算法迈出了一步,该算法主动考虑 或‘推理’太阳能漫游车的风险。
此外,我们的技术可以成为人类操作员在月球南极制定新的月球车任务的有用工具 它可以用于着陆点选择、全球遍历规划和风险预测等,甚至可以通过地面回路操作支持正在进行的任务。
在未来,这个研究小组引入的回收政策可以应用于月球上的真实世界探索任务,以降低在阴影区域丢失太阳能漫游车的风险。
由于最近的研究是与美国宇航局的JPL合作进行的,这种方法很快就可以在各种现实的月球场景中进行测试。
到目前为止,我们使用Cabeus环形山的轨道数据测试了我们的方法,但我们希望使用美国宇航局定制的太阳照明地图,并将我们的技术应用于月球南极的许多其他区域,这些区域有一天将被机器人或载人任务访问,如Shackleton,Faustini,Nobile,Haworth和Shoemaker环形山,Lamarre补充道。
此外,我们目前正在研究新一代风险预测远程导航算法,用于利用太阳能漫游车探索月球南极。
月球,太阳系中第五大行星地球卫星
例如在我们民间最有名是嫦娥奔月,这个神话故事一直流芳百世。
许多科学家一直在探索其中奥秘,,最终在1969年时候宇航员终于登上了月亮,开启了对外空世界新的探索篇章。
月球简介图片中就是我们地球的卫星,这是太阳系中第五大行星。
月球直径是地球的四分之一,质量是地球的八十一分之一,距离地球有38万千米,其质量在太阳系中最大,对于月球形成,一些科学家推测可能是在45亿年前。
在月球表面有阴暗和明亮区域,亮区是高地,称为月陆;暗区是平原,称为月海。
月球的表面被巨大的玄武岩层所覆盖,除了玄武岩构造,月球的阴暗区,还存在其他火山特征。
大部分月球火山的年龄在30-40亿年之间;典型的阴暗区平原,年龄为35亿年;最年轻的月球火山也有1亿年的历史。
月食现象是指当月球行至地球的阴影后时,太阳光被地球遮住。
月食现象可分为月偏食、月全食两种,当月球只有部分进入地球的本影时,就会出现月偏食;而当整个月球进入地球的本影之时,就会出现月全食。
人类登月在1969年7月时候,美国阿波罗载着三位宇航员成功登上了月球,这是人类历史上首次出现。
直到今天,月球上一共插上了6面美国国旗。
据有关报道,在美国登陆月球之后看到了外星人的采矿器和一些外星飞船。
在2013年中国嫦娥三号机器人首次登陆了月球,圆了国人多年的探月梦。
接下来重点就是嫦娥四号选择是难度极大的月球背面登陆,希望中国嫦娥四号能成功发射,能成功着陆月球背面,成功向地球人类送回珍贵的月球数据。