已知存在于月球表面的元素包括氧(O)、硅(Si)、鐵(Fe)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鋁(Al)、錳(Mn)和鈦(Ti)。其中最豐富的是氧、鐵和硅。氧含量估計(jì)為45%（按重量計(jì)）。碳（C）和氮（N）似乎僅存在于來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)沉積的痕量。

這一問(wèn)題要涉及到月球地質(zhì)學(xué)，月球的地質(zhì)研究是基于地球上的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)數(shù)據(jù)、軌道航天器的測(cè)量數(shù)據(jù)、月球樣品和地球物理數(shù)據(jù)的綜合研究。在1969-1972年阿波羅載人計(jì)劃著陸期間，有六個(gè)地點(diǎn)被直接采樣，并且有380.96公斤（839.9磅）的月球巖石和月球土壤帶回了地球。月球是唯一一個(gè)具有已知地質(zhì)背景的天體。雖然月球上的隕石坑是未知的，但在地球上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了少量的月球隕石。月球表面的很大一部分尚未被探測(cè)，許多地質(zhì)問(wèn)題仍未得到解答。

月球表面的組成元素

月球表面上已知的元素包括氧（O）、硅（Si）、鐵（Fe）、鎂（Mg）、鈣（Ca）、鋁（Al）、錳（Mn）和鈦（Ti）。其中更豐富的是氧、鐵和硅。氧含量估計(jì)為45%（按重量計(jì)）。碳（C）和氮（N）似乎僅存在于來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)沉積的痕量。

來(lái)自月球探勘者的中子能譜數(shù)據(jù)表明氫的存在集中在兩極。

月球表面各元素相對(duì)含量(按重量的%)

月球表面的月海成分與高地成分

從美國(guó)阿拉巴馬州麥迪遜拍攝的滿月照片10-22-2010

我們從地球上可以用肉眼清晰的看見(jiàn)月球上部分偏黑色的地方，這些地方相對(duì)其它地方而言是沒(méi)有特征的月球平原，被稱為月海（拉丁文意為“海洋”），因?yàn)槟抢镌?jīng)被認(rèn)為是水域?，F(xiàn)在則被認(rèn)為是古代玄武巖熔巖的巨大凝固池。雖然與地球上的玄武巖相似，但月球上的玄武巖具有更多的鐵，沒(méi)有任何的礦物質(zhì)被水侵蝕過(guò)。熔巖噴發(fā)或流入撞擊盆地而形成的洼地，這形成了月?！，F(xiàn)在已經(jīng)在月球正面的月海中發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)擁有盾狀火山和火山穹頂?shù)牡刭|(zhì)分區(qū)，這些是熔巖漿凝結(jié)形成月海的證據(jù)。

月球上大部分的月海玄武巖是在30-35億年前的寒武紀(jì)時(shí)期噴發(fā)的，但是一些輻射定年的樣品已經(jīng)有42億年的歷史了。直到最近，由火山口計(jì)數(shù)的最年輕的火山爆發(fā)似乎只有12億年前。

顏色較淺較亮的地區(qū)被稱為月面高地，或一般的“高地”，因?yàn)樗鼈儽却蠖鄶?shù)月海都要高。從輻射測(cè)量數(shù)據(jù)上看，它們形成于44億年前，這意味著這些高地可能是在月球巖漿海形成時(shí)由斜長(zhǎng)巖堆積所產(chǎn)生的。

在月球頂部覆蓋的是一個(gè)高度粉碎（破碎成更小的顆粒）和沖擊花紋表面層，稱為風(fēng)化層，由沖擊過(guò)程形成。更精細(xì)的風(fēng)化層，如二氧化硅玻璃的月球土壤，具有類似雪的質(zhì)地和類似廢火藥的氣味。舊表面的風(fēng)化層通常比較年輕的表面厚，其表面厚度為：在高原地區(qū)為10-20公里（6.2-12.4英里），在月海為3-5公里（1.9-3.1英里）。在細(xì)致的粉碎風(fēng)化層下面是“粗風(fēng)化層（megaregolith）”，厚達(dá)幾千公里高度碎裂的基巖。

月球環(huán)形山

月球表面是否有水的存在

月球表面不能保存液態(tài)水。當(dāng)暴露于太陽(yáng)輻射時(shí)，水通過(guò)稱為光解離的過(guò)程迅速分解并且損失到太空。然而，自20世紀(jì)60年代以來(lái)，科學(xué)家們假設(shè)水冰可能通過(guò)撞擊彗星沉積，或者可能是由富氧月球巖石和太陽(yáng)風(fēng)中的氫氣反應(yīng)產(chǎn)生的，留下痕跡的水可能會(huì)持續(xù)存在于寒冷的永久陰影中。留下痕跡的水，這些痕跡可能會(huì)持續(xù)存在于月球任一極上的寒冷，永久陰影籠罩的隕石坑中。

計(jì)算機(jī)模擬表明，月球上表面永久陰影的地區(qū)高達(dá)14000 平方千米（5400平方米）。月球上存在可用的水量是建設(shè)一個(gè)月球居住區(qū)具有成本效益的計(jì)劃的重要因素，因?yàn)閺牡厍蜻\(yùn)水的替代方案將非常昂貴。

值得一提的是，近年來(lái)，月球表面已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了水的特征。在1994年，位于克萊芒蒂娜航天器上的雙基地雷達(dá)實(shí)驗(yàn)表明，靠近地表附近存在著少量的、凍結(jié)的水域。然而，后來(lái)使用地球上的阿雷西波雷達(dá)觀測(cè)表明，這些發(fā)現(xiàn)可能由新撞擊坑中的巖石被撞擊后，從巖石噴出的。1998年，月球探測(cè)器上的中子能譜儀顯示，在極地附近的風(fēng)化層中近一米深處存在高濃度的氫。在阿波羅15號(hào)帶回地球的火山熔巖珠中，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部含有少量的水。

2018年8月，月球礦物學(xué)繪圖儀（M3）的分析首次揭示了月球表面存在水冰的“確鑿證據(jù)”。這些數(shù)據(jù)顯示了水冰的獨(dú)特反射特征，而不是灰塵和其他反射物質(zhì)。北極和南極都發(fā)現(xiàn)了冰沉積物，在南極更為豐富，那里的水被困在永久陰影下的隕石坑和裂縫中，因此它們可以像冰一樣在地面上保持，因?yàn)樗鼈儾皇芴?yáng)光的影響。

月球北極

月球南極

參考資料

1.WJ百科-英文版（moon）

2.所有數(shù)據(jù)參數(shù)引用至NASA-Planetary Fact Sheets

文章作者：零度星系（天文在線）

審核人員：北極光

最終審核：零度星系

編輯用時(shí)：2018年09月23日-2018年09月23日

審核用時(shí)：一個(gè)小時(shí)

最后更新：2018年12月7日星期五

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全文排版：天文在線（零度星系）

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