【博科园-科学科普】月球上的一些地质观测甚至可以用肉眼观测到。月球上著名的“人类”图像是一种光学错觉，基于月球表面黑暗和白色地形形成的图案。第一次望远镜观测是由Thomas Hariot(1560 - 1621)和Galileo Galilei(1564 - 1642)在1609年提出的，这表明黑暗的地形比表面的其他地方更光滑。德国天文学家约翰内斯·开普勒(1571 - 1630)将黑暗地形命名为“玛利亚。拉丁湖泊或海洋”。
望远镜还发现月球表面覆盖着许多陨石坑，有超过3万颗。然而直到20世纪，陨石坑表面的起源仍不清楚。一些自然学家认为火山口是由气体形成的，像巨大的岩石气泡一样从月球表面散发出来。一个常见的解释是火山就像在地球上发现的那样。
天文学家威廉·赫歇尔(1738 - 1822)是天王星的发现者，据说甚至发现了一次喷发，他写道：我在新月的黑暗部分的不同地方看到了三个火山。其中的两种要么已经几乎熄灭，要么在一种即将爆发的状态中；这可能是下一个月的决定。第三个是真正的火的爆发或发光物质……火山燃烧的暴力比昨晚更大，火山喷发时，火山附近的所有部分似乎都被照亮了，而且在离火山口较远的地方，也逐渐变得模糊起来。现在来看几乎可以肯定赫歇尔错了，正如我们现在所知道的，月球上没有活火山！
另一种解释涉及空间物体的影响。1791年德国天文学家Johann hier Schroter(1745 - 1816)用投射阴影的形状和长度测量了月球上山峰的高度。他发现，在火山口周围发现的物质足以再次填满火山口。基于这样的观察1829年德国天文学家Franz von Paula Gruithuisen(1774 - 1852)提出了撞击理论来解释月球陨石坑的起源，但直到20世纪60年代才被普遍接受。
现代对月球的探索始于1959年前后，当时苏联首次尝试在那里发射太空探测器，两个探测器没有成功，但卢娜3号拍摄了第一张月球阴暗面（背面）的照片。1966年2月3日卢娜9号安全到达地表，从那里发回了第一批照片。这些图像显示了一个极其崎岖的地形，地形被解释为lava - field，引起了相当多的关注。
如果月球上到处都是岩浆，一块坚硬的岩石，边缘有时锋利，那么登陆载人宇宙飞船将是极其危险的。直到后来才被发现，在解码无线电信号时，图像被扭曲了。当时大多数科学家都认为月球是一个非常奇怪的外星景观。山脉不受地心引力的限制，被认为是极高的和陡峭的斜坡。事实上一些在月球上发现的山，在超过1万英尺的高空上上升。在日食中山脉和陨石坑也可见，这是一种粗糙的阴影。
在1879年出版的《从亨利. 怀特·沃伦的天文娱乐》中看到的月球景观。图片：WARREN
为了保证载人探索的安全，有必要详细了解月球表面的地形和构成，发起了一项摄影地质调查。从1966年到1968年月球轨道上的社交空间探测器绘制了它的表面。1959年到1964年间美国人发起了“游侠”计划，随后是月球轨道飞行器，致力于同样的目标。测量师项目还包括一些探测器在月球上着陆，调查显示，也有相当柔软平滑和陡峭的地形，在那里一艘宇宙飞船可以安全着陆。
1969年7月20日在阿波罗11号任务期间，在“宁静海”号上的第一个台阶上，鹰号尼尔·阿姆斯特朗和埃德温·巴兹·奥尔德林的船员们也在那里进行了地质学研究。他们都曾在巴林杰陨石坑、亚利桑那州大峡谷、新墨西哥的瓦勒斯火山口、德克萨斯州的马拉松盆地和大本德公园等地进行过地质野外研究。
宇航员1969年7月20日研究月球上的地质。图片：NASA
当时没有多少时间去探索着陆点的地质情况。在月球表面的两个小时里，他们收集了岩石、风化层(月球土壤)的样本，并安置了一个地震计来测量月亮地震。阿姆斯壮还注意到一些微小的闪光球，他把它命名为“blebs”，在regolith这种球粒形状，当岩石首先被撞击熔化后，又立即冷却，形成微小的玻璃珠。与此同时奥尔德林在地面上，将一根核心管采样器锤打在地面上。
月球的风化层是由一种细小的尘埃形成的，但它非常粘稠。值得注意的是，在这种材料中插上美国国旗需要相当多的努力，这一观察经常受到月球登陆阴谋论者的质疑。在地球上由岩石风化形成的尘埃，在显微镜下显示出边缘光滑的微小颗粒。月球尘埃是由具有锋利边缘的微小岩石碎片形成的。
这些单晶粒的边缘容易被彼此吸引，就像在一种拉链上。也有证据表明宇航员真的登陆月球，因为这样的尘埃无法在陆地环境中找到。回到地球所有的阿波罗11号样品都被转移到位于德克萨斯州休斯顿的月球接收实验室。
2015奥尔德林从1969开始分享了一份非官方的美国海关表格，包括去月球和岩石旅行作为纪念品。图片：NASA
在阿波罗计划之后的五项任务中，从所有主要的地质构造中收集岩石到月球上。月球上的黑暗区域是在大约39到32亿年前，月球盆地被玄武岩填满的时候形成的。浅色的高地由斜长岩组成，这是一种长在长石上的火成岩，被认为是月球原始地壳的遗迹，距今有4.5到39亿年的历史。在过去的30亿年里，月球表面的陨石不断的轰击，形成了雷戈利斯和月角砾岩。
在阿波罗17号任务期间研究月球上一块巨大的岩石。图片：NASA
1972年阿波罗17号是NASA阿波罗计划的最终任务。降落在月球高地上，包括第一次有专业地质学家哈里森·哈根·施米特博士，船员们将有史以来最大数量的月球岩石带回地球。
自美国登月之后已经四十多年过去了，再无任何国家踏上月球这个离我们最近的天体，那么未来如何呢？月球伴随人类数万年，每个文明都有关于月球的神话故事。
作者：David Bressan（地质学家）
来自：forbes
编译：中子星
审校：博科园
