科学百科第26期丨在月球上发现的“质集”现象是怎么一回事？

本期为大家带来：

《你知道吗——现代科学中的100个问题》

本书是阿西莫夫的优秀作品之一。

作者以通俗的语言，深入浅出地解释了现代科学中的一百个尖端课题。

其中，有些是了解现代科学技术所必须具备的基础知识，如科学的研究方法、二进制数、相对论、亚原子粒子、核聚变、熵、晶体、病毒等。有些则是当代科学技术的前沿阵地，如黑洞、统一场论、夸克、快子、金属氢等。

作者对这些问题的来龙去脉，它们目前处在什么样的状态、有没有希望得到解决等问题均作了回答。

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第二十六个问题： 在月球上发现的“质集”现象是怎么一回事？

只要能够假设宇宙间所有各个物体的质量都集中在一点，牛顿的万有引力定律就可以用十分简单的公式表达出来。如果物体是在很远的地方，我们就可以作这种假设。但是，物体彼此离得越近，就越需要把质量是分布在一个大区域里这一点考虑进去。

即使在这种情况下，只要能保证如下两点，结果也还是很简单的：

（1）物体是一个圆球；

（2）它的密度沿半径方向对称分布。所谓“沿半径方向对称分布”，是指这样的情况：

如果物体在中心上密度很大，而在离开中心时密度变得越来越小，那么，无论我们从中心点沿哪一条半径向外走，它的密度都以同样方式减小。即使密度有什么突变，也没有什么关系，只要这种变化在从中心向各个方向走时都同样发生就行。

所有天体，只要它们足够大，就几乎都满足这两个条件。它们在形状上一般都很接近于球体，密度也差不多总是沿半径对称的；当然，在天体彼此相隔十分近的时候，应该允许出现一定的偏差。

在研究月球和地球间的引力效应时，就要考虑到地球不是个正球体，它在赤道区域内有些隆起。隆起部分的多余物质产生了自己的微小的引力效应，这是必须考虑进去的。

二十世纪六十年代，美国把几只空间容器（“月球轨道探测器”）发射到围绕月球运行的轨道。由于详细地掌握了月球的大小和形状，火箭专家相信自己能够精确地计算出这些容器环绕月球的速度该有多大。然而，使他们惊讶的是，他们发现这些空间容器在轨道的某些地方走得太快了一点。

人们对这些轨道进行了详细研究，结果发现，空间容器在飞越月球上广大的叫做“海”的地区——这是一些平坦的地区，几乎没有火山——时，速度会稍稍变快一些，这只能是由于月球的密度沿半径并不十分对称而造成的。

在这些“海”中，一定存在着太多的质量，所以产生了事先没有预料到的附加引力效应。于是，天文学家开始谈起“质量集中”，或者简称为“质集”的现象来了。

质集是什么原因造成的呢？

现在有两种理论。有些天文学家认为，这些平原地区是由极大的陨石在月球上碰撞出来的特大号环形山，这些陨石可能埋入地下，至今仍在那里。它们的主要成分可能是铁，比普通月面物质的比重要大得多，因此会呈现出质量高度集中的异常现象。

第二种理论认为，在月球的早期，月面上的“海”真的是海洋。在海水被蒸发到星际空间之前，海底积聚了厚厚的沉积物，这些物质现在还在那里，造成了多余质量的集中。

将来进一步对月球进行探索，准会确定出这两种理论是否有一个是正确的，以及是哪一个是正确的。一旦知道了真情，它又会再告诉人们许许多多关于月球（以及地球）的早期历史。

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