刘建忠：月球从未如此清晰 中国发布全球首套高精度月球地质图集

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由北京君和创新公益基金会、中国科学院大学校友会联合主办，主题为“和而不同，思想无界”的CC讲坛第61期演讲2024年8月24日在中国科学院大学（北京玉泉路校区）礼堂举行。来自中国科学院地球化学研究所刘建忠研究员出席，并以《月球从未如此清晰 中国发布全球首套高精度月球地质图集》为题发表演讲。

以下为演讲实录：

我是来自中国科学院地球化学研究所的刘建中，我曾经任过嫦娥工程地面应用系统一期的副总师和二期的副总指挥，作为这一套月球地质系列图鉴的执行主编，我们完成了这一套《月球地质系列图鉴》，包括中英文版的全月地质图，中英文版的月球构造纲要图，以及中英文版的岩石类型分布图，这个图比例尺是1：250万，目前是国际上精度最高的全月地质图。

我们这个图是在今年4月21号向全球发布，一经发布，得到了国内外媒体的关注，和专家学者的赞誉。

我自己是一个搞月球研究的科研工作者，结合着我们中秋佳节，所以今天给大家分享的就是有关月亮的故事。

对我们地球上的人类来说，有两个星球是我们关系最为密切的，一个就是白天东升西落的太阳，另外一个就是夜晚有时我们能看得着，有时我们看不着的月亮。

常言说叫万物生长靠太阳，太阳给我们光和最准一肖一码100%澳门：热，给我们植物和动物生长的能量，对于地球和对于我们人类来说，它的重要性是不言而喻的。对于夜晚出现的月亮，它到底重不重要？它是如何产生的？它由什么组成的？它对人类的发生发展有什么样的重要作用？这是大家关心的一个问题。其实这个问题在远古时代就萦绕在人们的心头。

比如很著名的这样一个传说叫盘古开天辟地，在这个故事里认为盘古的左眼变成了太阳，右眼变成了月亮，这个是神话传说里对太阳和月亮成因的一个描述。

太阳是一个自刚自强的这样一个形象，而月亮是在人们心目中是至阴至柔的，自古以来激起了人们无限的遐想，萌发出各种的传说、宗教信仰、哲学思想、文学艺术、风俗传统，它并为古代的立法编制，农耕时令和社会发展都发挥过比较重要的作用。

比如我国在元朝时候颁布的《授时历》，当时确定每个月的天数是29.530593日，一个回归年是365.2425日，这个数据与近代的观测值也就是一个回归年是365.22日，仅差了26秒。它的精度与1582年颁布的《格里高利历》基本是相当，但我们采用的《授时历》比西方采用的《格里高利历》早了300多年，在这里我们不得不感佩我们中国古人的聪明才智。

在古代对月亮的崇拜在全世界都有，在我们国家道教里有月亮女神，佛教里也有月亮女神。那么古希腊它的神话故事里认为天界有四位月亮神分别是菲碧（Phoebe）、塞勒涅（Selene）、阿尔忒弥斯（Artemis）和 赫卡忒（Hecate），认为她们分别代表了新月、满月、弯月和冥月，这是古希腊。那么古罗马的神话当中这个月女神称之为露娜。所以我们大家现在经常会听到世界各个国家，特别是月球探测的国家，用这些女神的名字做一个国家的月球探测工程的这样一个惯例。

比如说前苏联的叫luna计划，日本人叫selene计划，美国人正在执行的，它是称为阿尔忒弥斯计划，我们国家用嫦娥作为月球探索工程的冠名的，称之为嫦娥工程。其实嫦娥也应该说是一个月亮女神，是我们中国的月亮女神。

神奇美丽的传说激励着地球的人类对那一片未知的领域进行了执着的探索。可是当这个神秘的面纱被揭开以后，展现在人类面前的并不如神话里面传说的那样生机勃勃。这个面纱首先是被伽利略揭开的， 1609年的12月，他是第一个把望远镜对准月球进行观测，被称之为是现代天文学的一个开端。伽利略凑近望远镜一看月亮，当时也是满月很皎洁，望远镜里面的景象让他大吃一惊，里面完全不是那样的美好，是像一个大麻子一样，铺满了大大小小的撞击坑。

真实的月亮到底是什么样子的呢？我今天准备用三个词来给大家进行一个轮廓性的描述。第一个词就叫黑白分明，每当农历十五前后，我们仰望天空的时候，就可以看到皎洁的月亮。月亮是黑叫黑白分明的，有一半明的，一半暗的。通过科学家的解读，暗的东西大家一般称之为海叫月海。它里面是由月海玄武岩组成的。我这里右面有一张图，它上面两个曲线，下面是反照率，就是照射着它，反射回来的程度比较低，所以它就暗了。另外一个亮的地方叫高地，它是由斜长岩组成的，它的反照率比较高，就是我们上面的一些曲线。

月海玄武岩和高地斜长岩有这么两种岩石，这是我们用肉眼就能看到的。但是通过科学家们研究，月球的组成绝对不止是这两种岩石。这个图是我们的全月球的岩石类型分布图，这里面总共有17种内动力地质作用形成的岩石。最主要的就是分布最广的灰蓝色的，我们刚才说的亮色的叫亚铁斜长岩，用化学成分把它约束一下亚铁斜长岩。而在这里面我们区分出一种新的斜长岩，就是灰蓝色的里面的绿色的部分称之为镁质斜长岩。这个是我们这次填图填出来的，原来样品里有，但是分布特征不是特别明确的这样一个岩石。之所以能够把它填制出来，得益于我们国家嫦娥一号工程的干涉成像光谱仪的一个数据。

第二类就是我们中间海蓝色的岩石，海蓝色的跟我们前面看到暗色的那一块是相对应的，这一块暗色的部分就是我们刚才说的月海玄武岩。在我们这张图上，它这个蓝色也不是均匀的，由深蓝一直到浅蓝，这也是它的化学成分不是一样的。深蓝色的我们称之为高钛玄武岩，浅蓝色的称之为低钛玄武岩，就说它的钛含量是不一样的。

另外我们还可以在这个图上很明显的看到，中间有红色的这样一个岩石类型的分布，红色就是大家经常听到的就是稀土元素。月球上的稀土元素很高，它贮存在这种岩石里面，在我们这张图上叫做克里普岩。这就是说我们看到的月亮第一个是黑白分明，它是由物质组成导致的。

第二个词想形容一下月球就是叫千疮百孔。我们仔细的再看一看月亮，会发现在月球表面上有大大小小的环形山，因为这些环形山的绝大部分是由小天体撞击月球形成的，所以也称之为撞击坑。大的撞击和小的撞击以后形成的产物不一样，所以科学家们以200千米为界，把大于200千米的撞击坑称之为撞击盆地。

为什么要以200千米做分界线呢？这是因为里面有物理和化学的一个规律，就说当撞击的直径是小于200千米的时候，大部分的撞击能量，它也是冲击波的形式，转化为溅射物的动能。而到撞击坑直径大于200千米的时候，越来越多的能量就转化为熔融物和蒸发物的内能。

我们看到的这些撞击坑，即使都是小于200千米的撞击坑，如果仔细研究的话，它也是形态不一样的，而且从大到小，具有一定的变化规律可循。一般情况下小于15公里形成的，我们称之为碗型坑，就像一个碗，坑壁是特别平滑，而且没有坑底，就是说它就像一个锥子那样的。当然有这样一个规律，不是说完全的，就因为撞击它是非常随机的一个事情。随着直径的逐渐增大，到20千米以上的时候就会出现平底型坑，顾名思义还有一个平坦的坑底。那么随着撞击坑直径的大小，就会出现丘底型坑，阶地型坑和中央峰坑。撞击坑形态不是一成不变的，它是分了很多的种类。

撞击坑为什么这么重要呢？它的形态和它的形成年代是有密切关系的，也就是说年代越老，它的风化程度越高。在这一次我们的1：250万月球地质图的编制过程当中，将月球地质年代划分为三宙六纪，这跟阿波罗时代是不一样的。我们现在划分的这样的年代表，是更符合月球现在研究出来的演化规律。

三宙就是冥月宙、古月宙、和新月宙，其中冥月宙，月球当时是一个非常塑性状态，就是岩浆洋演化的过程。那时候特别热，即使有小天体撞击到月球表面，它也形成不了撞击坑。就像我们当年的苏梅克—列维彗星撞到木星上以后，它很快就被抹掉了。所以只有从艾肯纪的时候撞击坑才能保留下来，所以撞击坑的年代就是有五个年代，有艾肯纪、酒海纪、雨海纪、爱拉托逊纪、哥白尼纪，形成也能记录下来撞击坑。

同一种撞击坑，在不同的年代，它也表现出来了不同的形态，上面是碗型坑，下面是平底型坑。随着年代的增加，边缘从尖锐变得越来越模糊，它就是个太空风化的一个过程。丘底型坑也是这样的一个特点，到阶型坑和中央峰坑都有这样的一种类似的一个变化的规律。因此我们搞月球研究，可以用这样的变化规律，对月球的地质年代进行一个判定。

为什么我们要填这个图有那么多的年代学呢？因为我们地球上用最多就是同位素年代学，月球上我们知道采样品非常艰难这么远，所以大部分的地体或者岩石单元，它是靠撞击坑来进行统计或者退化定年的。前面是小于200千米的撞击坑，对于直径大于200千米的撞击盆地，它也是一样的，也不是一成不变的，那么也分为单环盆地、峰环盆地、多环盆地和超大型盆地四种类型。

我们这次填图对盆地进行了重点的一个研究，因为盆地撞击的能量比较大，它占地面积也比较大，它对月鞘的改造非常的严重，所以我们进行了重点的研究。结合地形、成分、重力场的数据，我们识别出了81个盆地。而且通过它相互的叠织关系，盆地的退化程度，还有坑密度，确定了这样一个盆地的形成顺序，确定了艾肯纪有49个，酒海纪25个，雨海纪7个。可见随着时间的一个推移，撞击盆地的数量是逐渐呈减少的。说明随着太阳系的演化，逐渐从无序演化到有序了，大型撞击事件是逐渐减少的。

通过前面的描述，我们知道月球上是十分荒凉的，但看似荒凉的星球，它是蕴含着应该说无尽的宝藏。

第一个宝藏就是稳定而丰富的太阳能，这是为什么？因为我们地球上有一个浓密的大气层，月球上没有大气层，太阳可以直接辐射到月球的表面，这样的话它的能量密度能达到1.353千瓦每平方米，而且它的自转速度比较低，所以能获得稳定的这样一个太阳能。

人们一直也梦想着利用月球上的太阳能，为人类社会的可持续发展来服务。比如日本就提出来一个“月环计划”，希望在月球的赤道上建设一个宽400公里的太阳能电磁环，电磁环如果建成的话，每年能产生13万亿度的电能，能够提供全世界一半的电力供应。

第二个宝藏就是核聚变燃料氦-3。氦-3是一种太阳风成因的核素，同样是由于地球大气的屏蔽在地球上很少，而月球上却是很多。我们利用嫦娥一号微波辐射记录的数据进行过估算，月球上的氦-3能达到100万吨以上。如果100吨可够人类用一年，那么我们可以用到1万年，而且它的含量与铁和钛元素是成正比。

第三个资源就是水资源。对于水的重要性，我觉得大家可能都知道，毋庸置疑。它是人类建立月球基地，由这个基地走向更遥远深空的主要的能源和资源。对于水的存在，应该现在争论逐渐的平息下来了，但是对于水的来源现在还是有更多的争论，目前一直认为有三种成因的水，一是来自月球深部的岩浆水，第二是太阳风和月表相互作用的形成水。第三个就是彗星撞击月球之后，带来的外来水。我们国家嫦娥7号，有一个非常重要的任务，就是要确定水的来源，我们拭目以待嫦娥7号带给我们的一个惊喜。

第四个宝藏就是其他的矿产资源，比如说稀土，稀土是一个国家，关系国家安全的战略性的矿产资源，地球上的总共的储量只有1.3亿吨，但月球上它的稀土含量高达200~450亿吨，非常可观。

上个世纪可能是以认识月球或者认识深空为主要的目标，随着时间的推移，现在大家逐渐把认识月球和利用月球作为一个共同的重要目标。所以开发太空资源，为人类的可持续发展服务，是我们开展深空探测的一个最主要的科学目标。

月球上有这么多的宝藏，为人类开发太空资源应该说奠定了基础。在了解了真实的月球之后，我们再来看看月球是如何形成的，如何诞生的。按照宇宙大爆炸的学说，天体的演化是从尘埃开始，逐渐吸积形成行星，这也是我们地球形成的一个过程。但是作为地球唯一的天然卫星，月球的形成可能是经历了不同的过程。按照目前的研究结果，月亮的成因有四种假说，一个是捕获说也叫养子说，分裂说是亲子说，还有一个同源说是姐妹说，还有一个大碰撞学说。大碰撞学说，由于现在能符合更多的观测事实，比如说现在最重要的就是月球和地球有非常一致的一个同位素组成，所以现在大家认可程度最高的是第四种，也就是大碰撞学说。

最后我想说一说，月亮对于我们地球生命或者地球演化的影响，在太阳系的八大行星当中，水星和金星是没有卫星的，地球有一个卫星，火星有两个卫星，后面有更多的卫星。作为地球唯一的天然卫星，月球在地球宜居性的演化当中扮演了重要的一个角色，比如说地球的潮期，它是太阳和月亮共同作用下形成的一种自然现象。很多研究者认为，原来海洋的生命能够走向陆地，是由于潮汐作用来影响的结果。

另外根据科学家的一个研究，我们地球的自转速度是变慢的，每100年自转周期要增加1.8毫秒。根据古生物的研究，比如说6，500万年，也就是白垩纪，那时候的一年是376天，比我们的现在多了11天，就是原来自转速度很快，这与潮汐作用可能有非常大的关系。自转周期的变化，我们知道跟植物生长，动物发育，有非常重要的关系和影响。

中秋佳节就要到了，我们中国人对中秋佳节有非常深厚的一个感情，除了春节，可能就是中秋佳节是最重要的一个节日，每逢中秋佳节我们都有吃月饼、赏月光的这样一个传统风俗。我作为一个月球科研工作者，也作为月球地质图的编研实践者，希望从今年之后，我们在吃月饼、赏月亮的同时，能够翻阅月球地质图，能够转动地质月球仪。了解更多的有关月球形成和演化的故事。

谢谢大家

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