在恒星生命的末期,所有可用的燃料都被消耗掉了,没有任何进一步的能量释放能支持它抵抗上层的巨大压力。坍塌导致恒星爆炸和毁灭。爆炸的恒星被称为超新星。
在超新星爆炸中,恒星的大部分物质,包括在其生命周期内合成的元素,被喷射到太空中。这些元素与星际空间的氢结合形成了一种富集的混合物,包括碳、氧、铁和其他以前制造的元素。之后,在银河系历史上的另一颗恒星体内,富集的混合物可能会聚集在一起。
我们的太阳大概就是在这个过程中形成的。这些行星被认为是由原始太阳周围的气体云和尘埃凝结成的小核形成的。如果我们的地球是这样形成的,那么地球上的所有东西,包括我们身体的组成部分,都曾经在其他恒星中制造出来,分散到太空中,然后又凝结成尘埃和固体。
我们相信这一切都发生在45亿年前,但我们不知道它是如何发生的,也不知道围绕着太阳和行星起源的那些错综复杂的事件究竟是什么。这是一个令人着迷的问题,近年来一直是许多科学研究的目标。
在这一问题的研究中,对月球的探索起着非常特殊的作用,因为月球是一个表面保存了其历史记录非常长的天体。在地球上,大气层和海洋会在1000万到5000万年的时间里磨损表面特征。造山运动大约在同一时间内翻转了地表的大部分区域。
地球表面几乎没有留下几亿或10亿年前存在的特征,火星和金星可能也是如此,它们的性质与地球相似。但是在月球上,没有海洋和大气可以破坏地球表面,也没有迅速改变地球表面的造山运动。
由于这些原因,月球保留了一项可能可以追溯到数十亿年前太阳系婴儿期的记录。月球是太阳系的罗塞塔石碑,对于研究地球和行星起源的学者来说,这个没有生命的天体甚至比火星和金星更重要。
除了对其表面特征的研究外,月球的内部结构也能提供太阳系起源的线索。行星形成的两大主要理论之一(目前仍普遍流行)认为,它们是在我们的太阳和另一颗恒星接近碰撞时产生的,在碰撞过程中,这两个巨大星体之间的引力将喷出大量燃烧气体。
当第二颗恒星后退时,恰好在太阳附近的大量气体被它捕获,进入轨道,最终冷却并凝固,形成行星。
如果这样的碰撞是太阳系形成的方式,那么月球和行星在它们的历史早期一定是非常热的。在这种情况下,它们内部的重元素会融化并跑到中心形成一个致密的核。铁是重元素中最丰富的,因此根据这个理论,所有的行星都有铁芯。
另一种主要理论认为,行星是由原始太阳周围的气体和尘埃凝聚而成的。我们知道恒星本身可能就是这样形成的,是星际气体和尘埃的凝结。
如果月球和行星确实是由冷气体和尘埃凝聚而成,那么它们内部的铁不一定会融化并流向中心。像地球这样大的行星,由于内部放射性元素衰变而产生的热量,可能会完全融化,从而在任何情况下形成铁芯。但月球更小,如果它是冷的,足够的热量会从月球表面流失,以防止随后的融化。因此,月球不会形成铁核,但会保持一种结构,在这种结构中,少量的铁通过岩石主体分布,就像水果蛋糕里的葡萄干一样。
因此,在探月计划中,我们将研究这个问题以及其他与月球内部结构有关的问题,通过登陆月球表面的仪器来研究地球内部。这些将包括用于直接研究内部结构的地震检波器,以及放射性探测器,它们通过指示放射性铀和其他元素衰变后在月球内释放的热量,间接影响到这个问题。这种放射性热量补充了月球形成时的热量,在从内部结构推断出早期历史之前必须知道。
放射性探测器和地震仪是为“勘测者”号宇宙飞船开发的实验项目之一。“勘测者”号宇宙飞船是一艘无人飞船,计划于1964-1965年间登陆月球。通过在月球上进行的各种各样的实验,首先是使用无人驾驶的仪器,然后是训练有素的人类观察者,我们期望推断出与行星天体起源有关的信息。
这些问题的答案不仅对受过科学训练的人来说是有趣的。它们还具有重要的哲学意义和普遍意义,因为它们与生命的起源以及宇宙中其他生物存在的可能性有关。
因为,如果月球和行星是在两颗几乎相撞的恒星中形成的,那么生命肯定是非同寻常的,并且可能是独一无二的,因为太空几乎是空的,而且恒星之间的碰撞极为罕见。下面的类比说明了太空的空洞:如果纽约的太阳有橘子那么大,那么离太阳最近的恒星就是3000英里外的洛杉矶的另一颗橘子。
这是空间的空寂——橘子分布在3000英里以外。在这种情况下,我们可以估计,在银河系150亿年的生命周期中,只有10次类似产生行星的恒星碰撞发生。
另一方面,如果行星是作为我们太阳诞生时的凝结过程的自然伴生而形成的,那么行星的产生必然伴随着宇宙中几乎每一颗恒星的形成。
由于这些恒星的周围预计会有行星,所以在很多情况下,其中一颗行星的大小和离恒星的距离都适合生命以我们所知道的某种形式发展。
这些都是涉及到我们太阳系的物理起源和生命有机体的基本问题,现在在月球和行星探测的帮助下,就可以对其进行强有力的攻击。它们为月球计划中的无人驾驶和载人项目提供了科学的动力。