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The pinnacle of the lunar exploration programs of the United States - the response by NASA and many other organizations to the challenge of President J.F. Kennedy to land astronauts on the lunar surface and return them safely to Earth - was the highly successful series of 9 flights to the Moon, six of which actually reached its surface. This page recounts the achievements of that effort - perhaps the greatest sojourn in human history. The collection and return of 810 pounds of rocks and soil was the top accomplishment. These rocks are mostly basalts, anorthosites, and breccias that are mineralogically similar to but chemically different from Earth rocks. The majority of lunar samples have formation ages between 3.7 and 4.2 billion years - older than nearly all terrestrial rocks in Earth's crust. Various instruments were deployed and extensive photographic documentation from both the ground and from the orbiting Command and Service Module added to the triumphs of the missions. But, the ultimate success was to prove, by doing, that space explorers can live and operate on other planetary surfaces.
阿波罗计划-登月计划¶
在阅读完接下来的三页之前或之后，您可能希望查阅 Apollo Expeditions to the Moon .
月球轨道飞行器先前在不同时间对每个地点进行了成像；下一组面板中显示了示例：
下表总结了访问每个站点的科学原理：
1968年圣诞节期间，阿波罗10号宇航员没有着陆就到达月球并绕月飞行。1969年夏天，美国国家航空航天局鼓起勇气，派出了前三名宇航员尼尔·阿姆斯特朗、“巴兹”奥尔德林、亚昆德·迈克尔·柯林斯，试图在“宁静号”的南缘附近着陆，这是因为它的平坦度和较大陨石坑的相对稀疏性。他们的最后一次接近是在长征窗口外的一张照片中拍摄的，这张照片显示了前方的着陆地点和前方可见的许多引导性地标（按照惯例，给出了奇怪的名称）：
阿波罗11号的着陆点绘制在月球轨道器的照片上：
1969年7月20日下午（美国东部时间下午4:17），阿波罗11号登月舱安全降落在月球表面，这让休斯顿任务控制中心的项目人员松了一口气，也让这个焦虑而又兴奋的世界松了一口气。六个小时后，人类历史上最伟大的时刻之一出现了，在这张电视画面中，第一位宇航员降落到地面。（如果你忘记了他的名字和他著名的引语，请查看标题；同时，面对问题：如果他是第一个出来的，谁拿着电视摄像机？）当然，你应该记住他的“不朽的”第一世界：“人类迈出一小步，人类迈出一大步！”（括号中的“a”是他想说的，但广播音频中没有听到。）
每个参与着陆后远足的宇航员都装备齐全，能够在低重力（地球的1/6）无空气表面环境中工作，如图所示：
阿波罗11lm附近的一个小的局部陨石坑是该地点典型的马雷风景：
阿波罗11号和12号地点都在马雷地区。阿波罗12号也坐在从哥白尼火山口发出的射线内的喷射物上。阿波罗12号在导航方面取得了显著的成就，它与先前任务遗留下来的勘测员3号宇宙飞船相距不远，测量员们返回地球，研究微陨石撞击对其表面的磨损情况。在这里，背景中是lm：
` <>`__19-19: What happened to Apollo 13; did it "go" and if so why didn't it touch down on the Moon? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-19>`__
阿波罗14号出现在弗拉-毛罗喷发物中，这是由形成母马休眠盆地的巨大陨石坑事件引起的。在下一幅插图的俯视图中，其中一些喷射物散布在锥形火山口周围；在俯视图中是喷射物的特写：
阿波罗15号降落在亚平宁山脉附近，由边缘岩石（即月球地壳）构成，在形成深熔盆地时被推上。这些山脉在下一个（顶部）视图的背景中也显示了长征，海拔高达4.2公里（约2.8英里）。月球上的最高点，哈德利山（底部），达到4.5公里（14765英尺）。
` <>`__19-20: What might have caused these mountains, since the Moon does not have a plate tectonics system like on Earth. `ANSWER <Sect19_answers.html#19-20>`__
月球车（月球车）是一种可移动的自动动力车，最初是在阿波罗号（Apollo）发射场用以运送宇航员进行长（公里）的短途旅行，目的地太远，不适合徒步旅行。月球车也被称为“月球车”，其装备如图所示：
阿波罗15号还携带了第三个安放在月球上的地震仪。在部署并返回良好数据后，三个工作仪器的同时运行允许计算月球内部的地震特性。已经提出了几个模型：这是M.Toks_z提出的一个模型（其他研究人员主张使用一个小的金属芯）；请阅读其标题了解更多细节。
高地（斜长岩）地壳平均厚60公里，表面喷出岩浆（黑色）；软流圈上覆盖着一层厚的地幔（热的、塑性的、部分熔融的岩石，地震波在其中减慢）；月球地震发生在地幔底部附近，那里仍然坚硬的岩石与UST到内部流动。|
阿波罗16号是探访真正高地地形的唯一月球载人任务。宇宙飞船降落在笛卡尔山脉；地点如这张阿波罗照片所示：
阿波罗16号的景色包括平原、露台和背景中的低矮山脉：
阿波罗16号宇航员的主要目标是对高地的单位进行采样，包括在山丘上和由凯莱组组成的较低单位，这是美国地质勘探局天文地质学家认为构成凯莱平原的一部分。根据他们的地球解释，这些可能是火山沉积物，可能是火山碎屑性质，但在任务期间和之后，这些被显示为巩固的冲击喷射。如下图所示，一个小火山口和山丘是这片高地的典型景观：
阿波罗17号登陆点位于金牛座-利特罗地区，上次登月是在1972年12月。这是从轨道指令模块拍摄到的该地点的方法。
这张垂直照片显示了阿波罗17号的着陆地点和该地区的一些主要特征，包括黑暗、平坦的火山单元，这些火山单元被证明是天然的马拉玄武岩。
阿波罗17号也在寻找火山热裂岩单元，预计会出现在金牛座-利特罗山脉周围，但除了在其内部显著的橙色层（玻璃滴在变硬之前从岩浆熔岩中飞溅出来）。 风化层 （碎片“土壤”），岩石暴露在 地块 （高山）又是由喷出物构成的。17个地点的一些岩石是巨大的，从这张“分裂岩石”的视图中可以看出，分裂岩石由一个整合的喷出物（角砾岩）组成；宇航员地质学家哈里森H.“杰克”施密特站在附近：
在现场照片的背景下，这张地图显示了宇航员杰克·施密特和尤金·瑟南在使用月球车穿越各种采样和仪器安放位置时所遵循的路径。
熟悉这一场景的地理位置，特别注意地块（高地上的小山）的图案，在着陆点周围黑暗的中央熔岩覆盖的平原上，这些图案显得格外明亮。现在，看看这个地面场景：
宇航员杰克·施密特（一位地质学家，也是唯一一位在月球上行走的职业科学家）拍下了这张照片，部分是为了展示月球舱（LM）在由角砾岩组成的山丘（见下文）背景下安全地坐在平原上。宇航员尤金·瑟南（EugeneCernan）控制着移动式月球车，该车用于距离月球站数英里的远足。
` <>`__19-21: Scroll back to the two photos showing the massifs at Apollo 17 and to the vertical photo taken from the orbiting Command Module. Can you tell which photo shows the North and which the South massifs? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-21>`__
阿波罗17号发现的主要目标之一是发现火山作用的证据，而不是马拉玄武岩的入侵。美国地质调查局曾预测，火山沉积物应该存在于地表之上。当其中一名宇航员突然发现表土（表面“土壤”碎片）中有一层橙色层时，有一瞬间他兴奋不已，正如他在这里拍摄的照片所示：
当研究返回地球后的橙色层样品时，发现这种材料由小的黑色玻璃球和橙色玻璃碎片组成。这些被认为是飞溅的液滴在撞击静止的目标熔岩（可能有固体表面外壳）时从冷却熔岩中抛出。这就是它们在地球上的样子：
您可能对以下网站感兴趣Jack Schmitt 其中，他总结了阿波罗17号的经验，重点介绍了任务期间的观察结果。
阿波罗17号也为作者的预言提供了一些证据。就在阿波罗15号任务之前，他曾试图计算出他所提出的作为高地主要地面单位的喷射沉积物的厚度。该计算的基础只是确定从月球正面大于1公里的月球（撞击）盆地和陨石坑中挖掘和抛掷的材料量。假设了一个陆地的陨石坑模型。结果表明，高地的厚度在<1 km到刚刚超过3 km之间。最大厚度将接近大盆地边缘；中部高地平均含有约一公里的喷出物（在其表面，高地和玛丽亚都会形成一层较薄的表层-风化层）。阿波罗15号的地震仪开始工作后，迹象表明高地上普遍存在一个低速层，这似乎与这个喷射装置相对应。此后不久，作者发表了这张广义等厚线（厚度）图：
在准备将阿波罗17号送至金牛座利特罗（Taurus Littrow）的过程中，作者根据这张地图确定了该地点3公里的厚度。在着陆时，宇航员哈里森H.（杰克）施密特注意到，北山是一座1.5公里高的山，完全由角砾岩（加固喷射物）组成。然后，一个小型便携式地震仪检测到该地点下方有一公里半的低速（喷射物）。这两次观测总计3公里，要么是对该点等厚线图的显著确认，要么是一次非常幸运的巧合。（注：2003年3月25日补充：作者（NMS）在杰克·施密特（Jack Schmitt）前一天访问布卢姆斯堡大学时与他进行了交谈，并收集了更多关于地层学的细节。他说，谷底以上的喷出物沉积物来自于低洼盆地。地板下面是一公里半的马拉玄武岩。然后，第二个喷射层段（主要来源于较老的瑟琳蒂亚斯盆地冲击挖掘）低于该层段，其厚度超过一公里。）
阿波罗16号和17号的角砾岩（大多数甚至不是全部都是合并的月球喷出物）的主导地位，以及阿波罗14号的弗拉-毛罗组中这种岩石的普遍存在，支持了月球高地由长达数公里的喷射角砾岩组成的观点，这些角砾岩可能覆盖在月球表面。厌食的地壳。地表松散的风化层是一种表层沉积物。当巨大的撞击——盆地——将其移除重新分布，随后侵入至今仍存在的岩浆熔岩时，角砾岩很可能覆盖了地壳表面。
阿波罗计划仍然是人类在太空中最重要的成就。登月旅行的最大回报是宇航员收集了近368公斤（810磅）的岩石样品。大约三十年后，科学家们继续对从行星体中提取的任何天然物质进行最激烈的分析和审查。从1970年开始，每年3月，数百名地球科学家在德克萨斯州休斯顿附近的约翰逊航天中心举行一年一度的月球和行星科学会议，报告新发现，交换关于最近数据解释和含义的假设。通过对月球岩石的研究，出现了几个基本概念：原始行星体的分化、早期表面的性质、撞击坑形成的冲击效应在非马拉岩石中的突出地位、月球的年龄和历史以及它的起源。普遍的观点是，它是由于早期地球受到巨大冲击后，被抛入太空的陆地碎片的堆积而形成的，这导致地壳/地幔材料达到轨道速度。这个模型的一个变种，被一些人持有，是大部分物质来自进入的天体，可能是一个大小接近火星的小行星。
典型月球岩石样本的外观如以下四张照片所示：
第一个是阿波罗12号地点的月球玄武岩样本；它是细粒的，并被微陨石轰击而形成凹坑。这是玛丽亚流行的岩石类型。
其次是斜长辉长岩，一种以长石为主的白色岩石。它可能是原始月球地壳的典型组成部分，代表着在月球第一次普遍融化期间形成的冷却岩浆中向上漂浮的斜长石晶体。注意覆盖了部分样品的黑色玻璃，大概是从一个制造玻璃的撞击坑中运输时在岩石上涂上的。
第三种是首次在阿波罗12号遗址发现的不寻常岩石（样本12013）。它包含两个颜色阶段：亮（如图所示）和暗：
光相被描述为一块长英质岩（细晶相当于花岗岩），其二氧化硅（SiO:Sub:2）含量高于大多数月球样品。它含有钾长石和石英针。因为它富含钾（化学符号K）、稀土元素（REE）和磷（P），所以它是被称为k ree p的月球岩石类的代表。（注意它在本页底部图表中的位置。）其他例子在后来的阿波罗遗址中发现，特别是阿波罗14号。目前的想法是，这种非常古老的岩石可能是原始月球岩浆的样本，这表明由其形成的地壳更具花岗岩性质。这一观点的一个变种认为它是岩浆的顶部区别，岩浆在下面形成了一个更普遍的钙长石地壳。
最后，从阿波罗17号遗址看，大的中心岩石是角砾岩，也就是说，由其他岩石碎片组成的岩石，这些碎片从各种（通常是遥远的）来源聚集起来，然后通过加热和压力焊接在一起。
大的中心岩石是角砾岩，也就是说，由其他岩石碎片组成的岩石，这些碎片从不同的（通常是遥远的）来源聚集，然后加热和加压焊接在一起。这些碎片代表来自月球多个区域的撞击碎片，这些撞击碎片构成了月球外层的主要沉积物，即1-3公里（约0.62-1.86英里）厚的月球喷出物覆盖层的一部分，本文作者于1971年首次提出并描述（NMS；见上文）。这个样本中的暗物质是玄武岩，这是富含铁的熔岩填满月球的凝固的最终产物。较轻的岩石碎片可能来自月球高地，我们从勘测员和阿波罗的样本中看到，这些岩石由高比例的灰色长石（Ca-Na铝硅酸盐）组成，这些长石导致高地的色调变浅（反照率或反射率更高）。有效性）。大样本周围较小的岩石样本是泡状玄武岩碎片（深色）和单独的高地岩石（浅色），在同一任务中在附近采集。
在每一个阿波罗基地，月球表面都覆盖着细小的碎片材料，即月球土壤（技术上称为 风化层 ）它位于月球喷出物覆盖层的顶部，形成了从米到数十米厚的沉积物。这种物质是由近源到远源的碎片堆积而成的，这些碎片是通过在边缘外投掷大范围碎片形成的。然后通过持续的微陨石轰击进一步粉碎沉积物。
宇航员的一项重要任务是将钻头打入表土中，使地核完整地被移除。这是正在阿波罗15号和以下地点取芯的宇航员大卫·斯科特，他们是从阿波罗12号地点回收的核心样本。
对核心样本的分析与从月球返回的岩石一样强烈，但他们讲述的是另一个故事。它们的组成部分大致显示了来自附近和遥远来源的相对贡献。这里是阿波罗11号一个地核和阿波罗12号几个地核样本中较粗碎片不同岩性的相对比例图。
玄武岩和角砾岩占主导地位，表明当地资源提供了大部分材料。斜长岩是从遥远的高地运到那里的。当详细绘制地图时，当较大的撞击将显著的喷射物抛向周围环境时，岩心清楚地显示出在成分和尺寸分布上不同的多层。
对月球样品的分析揭示了几个明显的特征。在检查个别碎片时，一些角砾岩揭示了冲击效应的确凿证据，表明这些岩石是主要影响中涉及的碎片。在月球土壤样本中也发现了冲击效应。1969年，作者（NMS）是最初142名主要研究人员之一，他们被选来研究第一批月球样本；我的任务是寻找冲击效应，因为撞击到外表面的普遍性，这是可以预料的。然而，我先前在遭受核爆炸的玄武岩中的冲击特征方面的经验使我预测，与花岗岩等更多硅质岩石相比，这些效应更难发现。事实证明这是真的。然而，由于休克而引起的影响被频繁观察到。这组六张显微照片（重读冲击变质页） [p. 18-4] ）描述一些示例（请检查标题以获取描述）：
我还准备了第二个蒙太奇显示休克效果的颜色。同样，每个图片的描述都在标题中。
右上角的照片值得进一步讨论。这是在角砾岩样品中发现的一块小岩石碎片，几乎可以肯定这是本页上文所述的现已石化的外喷射层的一部分。碎片几乎全部由斜长石碎片组成。作者首先在“尤里卡”中看到了这一片段。！“1969年10月下旬的一个时刻，在我的P.I.任务中。当我透过显微镜观察这片碎片时，我突然意识到它的质地有多像第页描述的冲击岩化砂岩（“速溶岩”）。 18-3 . 下面显示的是一种变化：即时岩石完全由长石碎片组成，通过第18-3页描述的内爆管方法焊接在一起。
另一张月球碎片的显微照片出现在这里。
我立刻做出了一个有先见之明的姿势。我所看到的是一块高地风化层，它被撞击转化成即时岩石，将这块碎片从高地地点抛到阿波罗11号地点形成的风化层中。如果这是正确的，那么我实际上证实了A.Turkevitch和他的同事（见问题19-13的答案）提出的论点，即高地主要由斜长岩（长石主导岩）组成。我在1970年的第一次月球科学会议上报告了这个结论，史密森尼天体物理天文台的约翰·伍德也报告了这个结论。
从矿物学上讲，月球岩石与地球上发现的几种类型相似，只是个别矿物几乎完全不受热液的影响，也就是说，它们在岩相学显微镜下看起来非常“新鲜”。玄武岩、斜长岩和角砾岩（几种不同岩石类型的碎屑混合物）普遍存在。最常见的矿物是钙斜长石、几种辉石、橄榄石和钛铁矿（铁钛氧化物）。人们发现了三种地球上未知的新矿物：宁静岩、铁闪石和焦铁铁矿。
从化学上讲，月球岩石主要是由它们自己组成的一个类，不同于它们的陆相岩石类型。它们缺乏铁，挥发性物质（包括钾和钠）含量低，完全无水（这意味着它们形成时不存在水；下面讨论月球上发现的水）；与地球岩石相比，它们非常新鲜，几乎没有任何变化的迹象。作为其化学特性的一个例子，检查这张图，该图绘制了钾（K）与铀（U）的比率与钾含量变化的关系；注意，图中的陨石（球粒陨石和碳质球粒陨石）和陆相火成岩绘制的区域不同于月岩。然而，陨石类欧氏体部分绘制在月球样品场中，这表明它们实际上是从到达地球的月球喷射出来的。
` <>`__19-22: What conclusions can you draw from this K/U vs K (ppm) plot? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-22>`__
没有一块月球岩石显示出像某些陨石（46亿年）那么古老的年龄。 [b.y.] ）辐射定年（u/pb；rb/sr；k/a衰变方法）给出了模型年龄（初始材料似乎已经形成的时间）和形成年龄（这些材料熔化和凝固到其当前状态的时间）。最年轻的玄武岩来自阿波罗12号遗址（例外：样本12013）。 [阿波罗12号遗址] 比公元前4年还要古老——这是一个从高地喷射而来的异国情调建筑；最古老的是阿波罗11号和17号。玛丽亚组年龄从公元前3.2年到3.85年不等（没有一个更老）。主要的环形盆地，如东方盆地和穹窿盆地，大部分现在都充满玄武岩，似乎是在公元前3.9年形成的，而静谧盆地可能只有公元前4.2年。因此，这些盆地需要几亿年或更多的时间来填满。
许多高地岩石，主要是斜长岩，显示年龄在公元前4.0至4.2年，但原始地壳形成于公元前4.4至4.6年。没有一个模型年龄（更老）比地球4.6年时估计的年龄更老，但月球仍然被认为差不多老。如果地球撞击的起源仍然是月球的起源模式（见19-6b页），那么它可能要年轻1亿年左右。
一些大型月球坑是在不到10亿年前的一个时代形成的。哥白尼的年龄可能在800岁左右，第谷的年龄可能不到300岁。这是通过从其他地方的陨石坑计数推断出来的，这些表面的估计年龄已经用放射测定年代的岩石进行了校准。
作者（NMS）是众多行星地质学家之一，他们认为哥白尼是阿波罗任务系列的关键部分。没有人通过阿波罗17号到达一个非常大的火山口。访问其中一个“大行星”，将增加与这些大结构相关的岩石和形态特征的宝贵信息。在阿波罗17号之前，有关于最后一次任务将去哪里的争论。受影响的人支持哥白尼，但是关于着陆地点的问题（提出了靠近边缘的内部）导致了它被拒绝，而金牛座利特罗（作者能够理解为什么T-L不符合美国地质调查局给出的原因）。 [他们声称该遗址将显示出丰富的火山作用；作者利用上述等厚线图预测，它将全部是撞击坑喷出物，实际上是] 在选址委员会面前，由WM为他鼓吹。Muehlberger）。虽然阿波罗18号在17号之前就被取消了，但这次任务中的宇航员拍下了哥白尼的这张照片，希望这个计划的缩写能被绕开。
*Copernicus is still there, awaiting a visit in a hoped-for renewed manned lunar exploration program that is a "must do" in the foreseeable future. *