邂逅美丽月球！你知道月球上那些神秘的环形坑吗？

摘要： 来源：中科院之声月球，自古以来就是承载人类美好愿望和情感寄托的星球。月亮激起了人们的无限遐想，也萌生出各种各样的神话传说、宗教信仰、哲学思想、文学艺术和风俗传统。中国古代的阴历...

月亮自古便是寄托人类美好期盼与情感意念的天体。它引发了人们无穷的想象，催生了形形色色的神话故事、宗教观念、哲学观念、文艺创作及民俗习惯。中国古代的农历，就是依据月相变化来确定的。在华夏民族眼中，月轮意味着温馨和睦与内心平静，也意指家庭团聚、生活美满与喜悦心情。

月亮很漂亮，也很深奥，由于人类科技水平持续进步，我们现在不再仅仅依靠肉眼或望远镜进行远距离观测。从1960年代起，人类开始实施多项月球考察活动，逐步揭开了月球深藏的秘密，大量的月球照片资料，使人们得以了解月亮的真实面貌。

天文学家把月球表面的样子归类为十八种类型，包括亮度差异、环形洼地、平坦地带、突出部分、排列的坑洞、陡峭边缘、高地、隆起地带、广阔水域、深长裂谷、弯曲峡谷、大片黑暗区、局部湖泊、狭长海湾、浅水洼地、细小溪流、登陆地点标记以及人造撞击坑等，环形洼地是月球上最具代表性的地表构造，也是月球最突出的视觉标记。

月球共有9139个官方命名的地理实体，其中环形坑有1619个，卫星坑有7115个，坑链有20条，以坑为名的地理特征占全部的95.6%。正因为这个比例极高，所以当人们近距离观察月球照片时，最先看到的便是数量众多、分布广泛的环形坑。

为什么月球上有如此多的环形坑？

地球拥有浓厚的大气，覆盖着约七成陆地面积的汪洋，经历着地壳板块的变迁，承受着水流对地表的侵蚀、物质的搬运以及沉积的塑造，还受到冰河的覆盖影响，因此至今仅记录下大约一百九十个环形构造。

月球与地球不同，它没有大气层，也不存在液态水，因此月球的表面形态受到多种因素的作用而形成，这些因素包括早期岩浆活动、火山喷发、其他天体的撞击、太阳风的侵蚀以及宇宙射线的照射，由于缺乏大气的保护以及液态水的调节，在上述各种力量的持续影响下，月球表面布满了形态各异、大小不一的撞击坑，呈现出一种饱经风霜的景象。环形洼地的尺寸和布局反映了数十亿年前彗星与小行星撞击的过往，也揭示了月球的形成过程，通过探究这些环形洼地，能够帮助人们了解地球生命的发生与发展。

月表环形坑的成因分类

那些遍布月面的深陷洼地，究竟是怎么形成的呢？其中，地壳内部熔岩的涌动，地表火山的剧烈喷发，以及来自太空的星际物体猛烈撞击，是造成这些地貌特征的主要成因。

因此，环形坑按照成因主要分为三类：

第一种环形洼地由深部岩浆活动形成。该岩浆未达到地表便开始冷却，冷却过程中发生体积收缩。这种构造在地表上呈现为大型圆形凹陷区域，边缘坡度平缓，垂直深度有限，也就是所谓的冷缩构造。在卫星照片上，这类地貌通常因其与周边环境的色彩反差显著，而显现为均匀的圆形暗区。

第二类地貌形态源自火山活动，被称作火山环形洼地。这种地貌是火山爆发后形成的熔岩坑洞，经常成片聚集在地面上，其位置分布受地壳裂缝影响，常常排成平行对列的形状；从空中图像观察，它们呈现环形构造，整体轮廓像倒置的圆锥，中心部位地势较低洼。

第三类地貌由微体天体撞击构成，称作撞击构造。此类构造源于小行星与流星体高速击中月面，剧烈掘起表层物质而生成，其外形与受击处月壤深浅、岩石种类及构造形成时期密切相关。构造核心为撞击熔融区，向周边渐渐转为撞击碎裂岩，展现出显著的撞击变形痕迹。新出现的环形洼地带有前两种环形构造所没有的放射状条纹，它的边缘呈现外层平缓内层陡峭的环形或弧形特征。

月表环形坑的形态及分类

月球表面的环形洼地样式多种多样，其中，规模较小的环形洼地多数呈现为轮廓较为规整的圆形凹坑，而直径越大的环形洼地，则逐渐显现出不同程度的破损和变化，其外形变得异常错综复杂。

根据外形特征和尺寸差异，一般可分为三种类型：小型环形构造、大型环形构造以及撞击形成的广阔洼地，其中小型环形构造又可细分为杯状构造、呈串珠状排列的环形构造和由次生撞击产生的环形构造组合，大型环形构造则包括具有中心高地特征的环形构造、拥有多个同心环带的环形构造、被物质充填的环形构造以及带有放射状纹路的环形构造。

第一类 简单环形坑

它属于构造最简单的环形构造，底部保持平整，整体轮廓近似盆状，边缘部位略微高于周边地面，横跨距离一般不超过十五公里。

（1）碗型环形坑

碗状环形构造的边沿相当平整，拥有稳固的壁状内部结构（不存在梯形内壁地形）；盆地的底部一般面积不大且较为平坦，没有中间凸起的部分。

史密斯坑（Ctater Piazzi Smyth）中心地理坐标：41.9°N，3.2°W，直径：13km  左图为影像图，右图为彩色晕渲地形图

（2）次生环形坑群和链形环形坑

小天体撞击月球表面时，会制造出原始的环形洼地，并且将众多物质自洼地底部向四周抛洒出去，这些物质多由巨石或碎石、月壤凝结体构成，当它们再次散落在月球表面上时，便会生成一连串的衍生环形洼地。

次生环形洼地环绕着原生环形洼地分布，形态各异，尺寸不一，它们常常密集地聚集在某个局部范围，有时呈行列状排列，有时呈放射状散开。当次生环形洼地在原生环形洼地附近呈串联状紧密分布时，这种构造又被称为链状环形洼地。

戴维坑链（Crater Catena Davy）中心地理坐标：11.0°S，7.0°W，长度：50km

萨姆纳坑链（Crater Catena Sumner）中心地理坐标：37.3°N，112.3°E，长度：247km  左图为影像图，右图为彩色晕渲地形图

第二类 复杂环形坑

这种环形构造以中心部位存在显著凸起的峰顶或者边缘呈现梯级状为标志，其宽度一般在十五公里至一百公里这个范围之内。

（1）中央隆起型环形坑

月球表面直径超过三十五公里的环形构造，通常内部存在中央山峰或者中央高地。当撞击力量十分强大时，坠落物体下方的岩石在剧烈挤压下会产生剧烈弹射，环形构造中心便会形成显著的中央高地拱顶，或者形成一系列中央高地山峰。

莱曼坑（Crater Lyman）中心地理坐标：64.85°S，163.6°E，直径：84km 上图为影像图，中图为三维影像图，下图为彩色晕渲地形图

莱曼坑地处月球背面南端，四周未见显著风化痕迹，内部构造亦未遭陨石撞击破坏，坑底大致平整，中央部位耸立着一座突出的山峰，另伴有少许低矮的脊状地形和零星细小的环形地貌。

（2）多环环形坑

撞击力度非常剧烈，新形成的环形山边缘内部坡度普遍十分陡峭，接着在重力影响下，边缘内部物质会向下方崩塌，构成层层叠叠的地貌，或许会一直蔓延到坑底。崩塌的岩体堆积在环形坑底部，让底部显得比较平坦，而且经常能看到很多呈圆顶形状的凸起。

后期月球地质构造变动和火山活动作用下，环形坑中心的隆起圆丘慢慢衰落，环形坑边缘的阶梯状岩壁也变得更为显著，进而构成了呈类同心圆布局的多环构造，这种环形坑被称为多环环形坑。

哥白尼坑（Crater Copemicus） 中心地理坐标：9.7°N，20.1°W，直径：93km 左图为影像图，右图为彩色晕渲地形图

哥白尼环形山在风暴洋东面，借助双筒望远镜就能看见它，环形山的中心部分有三个各自分离的山峰，它们的顶端高度大约是1.2千米。

（3）充填型环形坑

环形坑形成之后，坑内区域先后被后续撞击事件引发的抛射物所充填，或者火山活动时喷发的熔岩逐渐注入环形坑底部，覆盖了原先的月面形态，从而构成一个比较平坦的坑底，不过环形坑的基本轮廓依然得以完整留存。

沃根亭坑（Crater Wargentin）左图为影像图，右图为彩色晕渲地形图

沃根亭坑的中心地理坐标为49.6°S，60.2°W，直径达到84km，它位于月球的西南方位。坑内部完全由火山熔岩所充填，一直延伸到与周围隆起的边缘持平。因此，沃根亭与周围地形相比，呈现为一个凸起的高地。

（4）辐射纹环形坑

小天体撞击月球表面时，会抛射出许多颗粒状物质，这些物质向四周放射性散开并沉积在环形坑周边数千米区域，由于这些颗粒状物质的反光能力较强，显得比较耀眼，因此环形坑周围会呈现出显著的放射状条纹，这种环形坑被称为放射状条纹环形坑，不过随着时间的推移，后续撞击产生的抛射物会覆盖这些早期物质，加上风化剥蚀的影响，抛射物会慢慢与周围环境融为一体，颜色也会逐渐变暗，最终变得难以辨认。所以，那些辐射纹相当清晰的环形构造，大多是月球上相对新形成的环形构造。

伯朱斯坑（Crater Byrgius）中心地理坐标：24.7°S，65.3°W，直径：87km  上图为影像图，下图为三维影像图

第三类 撞击盆地

盆地底部较为平整，局部区域有熔岩覆盖，盆壁和底部散布着次生撞击构造，轮廓模糊，直径普遍超过一百公里。这类盆地构造通常极为复杂，尤以呈现同心环状特征的多环盆地最为常见。部分盆地的环形结构可达五到八个圈层，内部多被低反照率的黑色玄武质熔岩充填，并且常常伴有发育良好的断层及多种形式的形变现象。

东海盆地（Mare Orientale）三维影像图  中心地理坐标为：19.4°S，92.8°W

东海盆地位于月球背面的月海区域，直径长达1000公里，呈现为一个规模宏大的环形构造，其内部构造呈现三层环状排列，形似一个向月球中心延伸的深邃孔洞。

嫦娥带你游览月球上的三大名坑

我国发射的嫦娥一号和嫦娥二号探测器圆满完成了环绕月球的探测任务，嫦娥三号探测器成功在月球表面着陆并进行了巡视探测。这些探测任务收集到的资料，为我们深入研究月球和全面认识月球提供了重要依据。我们借助嫦娥二号探测获得的数据，制作了全月球7米分辨率的影像和地形资料，这些资料覆盖范围最广、图像最清晰，对于了解月球的表面形态具有显著作用。

利用嫦娥二号提供的精细月球照片，可以引导你参观月球表面的三个著名陨石坑，分别是它们。

第一站 月球之脐——第谷坑

第谷环形山位于月球南半球，是那里最突出的一个环形构造，以著名丹麦天文学家第谷·布拉赫的称号来命名这个地貌。它是一个构造复杂的环形山，内部拥有清晰的中心高地，并且散布着规模宏大的射纹系统。

第谷陨石坑是小型天体撞击月球表面形成的，撞击时喷射出的物质围绕中心形成了向外扩散的光亮带状结构，其中最长的光带延伸了1500公里，这个长度差不多相当于从北京到重庆的直线距离那么远，由于这种非常明显的形态，最初天文学家把第谷陨石坑称作月球的腹部，也就是月球肚脐的别称。

第谷坑月面位置 中心地理坐标为：南纬43.3°，西经11.2°

第谷环形山直径大约89公里，面积差不多有十个北京五环以内那么大。如果靠近观察第谷环形山，会发现它的内壁呈现出明显的层叠形态，底部整体比较平整，中央位置有一座高约1.6公里的山峰，这个高度相当于北京香山的三倍。

先前提及过，地球上存在环形构造，比如位于美国亚利桑那州一望无际的高原上的巴林杰环形构造，其直径大约为一千二百四十米，深度达到一百八十米，占地面积约等于一百六十九个正规足球场，它现时是全球维护状况最为完好且最早获得人类确认的环形构造。

地球上的巴林杰坑（Barringer Meteor Crater）

然而，地球上的巴林杰坑碰上月球上直径大4810倍的第谷坑，只能自叹弗如，第谷坑的宏伟远非巴林杰坑所能比拟。

月球上的第谷坑与地球上的巴杰林坑对比，图中闪动的红点代表巴林杰坑的大小

第二站 月球上最亮的环形坑—阿里斯塔克斯坑

阿里斯塔克斯陨石坑是月球上最耀眼的一个环形构造，它的直径大约有四十公里，坑体深度达到两公里，属于构造复杂的环形坑，并且拥有清晰可见的放射状条纹。

阿里斯塔克斯陨石坑的形成，极有可能是某颗小型天体以倾斜角度发生撞击所致，撞击时喷射出的物质主要散落在撞击点的对侧区域，导致陨石坑一侧呈现耀眼的亮带，而另一侧则相对黯淡。该陨石坑之所以显得格外醒目，关键在于它形成的时间并不久远，宇宙中的风化作用尚无充分时间来削弱其撞击溅射物的原始亮度。

阿里斯塔克斯坑月面位置 中心地理坐标为：北纬23.73°，西经47.49°

阿里斯塔克斯坑远景图

阿里斯塔克斯陨石坑东边，有一条形似蜿蜒水道的月面，名叫施勒特尔月谷。这个月谷有个轮廓分明的椭圆形开端，因其外形酷似蛇首，天文学家便称它为“眼镜蛇头”。施勒特尔月谷的长度超过160公里，宽度达到11公里，最深处有500米。地球上大多数沟壑，都是水力、风力等自然力量经过长期侵蚀、风化作用逐渐塑造而成的。而月球上既没有水也没有风，月球上的谷地是如何形成的呢？

天文学家考察发现，从月球表面喷发的熔岩流过月面，对月面进行侵蚀，由此形成了弯曲如同河流的月貌形态，其中比较狭窄的被称为“月溪”，而比较宽阔的则被称为“月谷”。施勒特尔月谷的椭圆形头部，被天文学家认为是熔岩喷发的发源地。

施勒特尔月谷影像图

第三站 月面上的“大黑湖”——柏拉图坑

柏拉图环形构造以古希腊知名思辨家柏拉图的名字而命名,底部平整如镜面,故早期观星者称之为"黑湖"。该构造属于环形洼地的一种,具体为充填式环形洼地。

柏拉图坑月面位置 中心地理坐标为：北纬51.6°，西经9.3°

事实上，月球上不存在液态水，柏拉图坑之所以显得平坦，是因为天体撞击月球表面后，喷发出的熔岩将撞击坑底填满造成的。这个陨石坑的直径达到109公里，深度大约1公里。

这三个著名的环形山，不过是迷人月球的很小一部分。预计航天科技持续进步，未来宇航员将有机会重返月球，同时普通人也能负担得起、安全且方便的月球观光有望实现。