今年（1989年）是人类采阿波罗11号飞船在月球成功着陆的20周年，这20年里，行星科学或者叫做比较行星学的新的学科体系已经被建立起来，并开始了关于太阳系乃至于地球的起源与进化的本质性研究。

月球并非预想的那样是地球的原始物质

宇航员们12年内遍及的足迹已众所周知，这里仅归纳一下地球型行星的探查及取得的成果。

对从月球取回的岩石和土壤物质进行的分析表明，月球的组成与地球的基本相同。因此，就兴起了关，于月球进化问题的探讨。已有很多刊物刊登这方面的情况，在这里仅概述一下关于地球的起源和进化最为重要的思想。

人类登月的最重要的目的之一就是要检测月球是否是组成地球的原始物质。但是结果并非预想的那样，在月球上没有发现组成地球的物质材料。月球上的确存在着约46亿年前的岩石。它最有力地说明了月球的地壳是怎样形成的，而不是什么地球的原始物质。

不过，在月球诞生的时候，它的数百公里的表面被岩浆流所覆盖，由于岩浆的结晶分化作用形成了月球的原始地壳（如现在所知的月球上的高地），并且，月球上的海是由月球的原始地壳与巨大陨石在大约39亿年前经过若干次碰撞形成的，并留下了明显的巨大火山口的痕迹。在火山口的底部未凝固的熔岩流经之处形成了暗灰的色调。这就是月球上的海洋。那些火山约在32亿年前就停止了活动，在这个意义上，月球是“死”的天体。

人类登月后知道的事情中最重要的一件就是可以对月球上残留的无数的空穴给出明确的解释。火山口是由于陨石的碰撞而形成的地形a根据对岩石的形成年代的确定，可知各种区城岩石密度的不同正反映了地域形成年代的差异，这就是火山年代学。仅仅根据火山口的单位密度就能方便地推定地表的形成年代。

火山口的单位密度是30亿年前就已确定的。年代的久远随着指数增加。46亿年前，地表被火山口覆盖着。那以后，由于陨石的碰撞而形成了月球的原始形状，这种状况并不仅限于月球，同样适合于太阳系中其他天体的地表形成。因此，可以认为太阳系中的天体是由于被陨石之类的天体碰撞所形成的。

关于月球的起源尚无定论。根据阿波罗计划的对月探查，表明地球与月球之间有密切关系，特别是两者的地幔的化学成分相似。

近几年在美国，盛行着一种碰撞说，即月球这样巨大的微行星是由火星大小的巨大微行星碰撞地球后从地球上被吹走的碎片所生成的。但是，经过仔细的数值计算，表明飞散的碎片几乎都来自碰撞中的巨大微行星，因此这一说仍归于他人说，只是还未与观测事实巧妙地协调起来。

美苏在对火星进行探查上的竞争与合作

对火星的探查基本上是在70年代进行的，到80年代没有进行新的探查。不过，美苏都发表了即年代的各次探查计划。92年NASA将发射火星观测卫星，94年实施火星94计划，发射地表观测装置，预定用气球对火星地表和大气进行观测。此后是苏联的火星96、火星98计划，然后是载人卫星对火星进行探查，NASA也正在对载人火星探查的可能性进行论证。

到21世纪，为什么要对火星进行如此多的集中探查呢？那是因为，迄今的探查结果表明，在火星上曾经有过流水和温暖的气候。那些水现在则被冻在地下，从而地表循环停止。

现在已知作为表征火星地表特征的河床地形，河床地形可分为四种形态。类似于地球，河流是由无数的支流逐渐汇聚而成。可以认为曾有一个时期，火星上有过降雨的气候留下了降雨的痕迹。那个时期月球的火山口的密度可以从时间变化来推定，在距今约40亿年前这种河床地形尚未形成。最近时期则认为气候未发生丝毫变化。其原因则众说纷纭。

火星与月球不同，直到最近（大约10亿年之前），火山仍在活动。太阳系上最大的火山奥林匹斯和与之匹敌的塔罗希斯高地那时之前一直有火山活动。尽管很小，位于塔罗希斯高地的东侧有与赤道几乎平行的巨大的裂谷。该谷被认为是由地面引力所致。这就是说，火星上不存在像地球上的能水平移动的板块构造。

即使在现在，火星的地下水仍冰冻着，火星被周围的花状堆积物火山包围着。碰撞的瞬间释放的热融化了地下冰。从而泥流一样的物质就向四周流出，火山口就是以这种方式形成的。

金星上也有板块结构吗？

就与地球的类似性来说，比起火星，金星更为接近。无论是大小、质量还是与太阳之间的距离都很相似。因而从远古到开始行星探查之前，由于金星位于与太阳近的地方，它的地表尽被云笼罩着，太阳光线不能，达地面，因此，地表温度变化程度不如地球的来得大。即地表被海洋覆盖着。

60年代后半期以来，苏联的探测器对金星进行了频繁的访问。若干探测器在其地表进行了软着陆，有的卫星发送出了关于金星的大气构造、地表物质的组成和地表的地形数据。

结果表明地表温度竟高达450°C，所以大气中97％是二氧化碳，气压达90个大气压。无论是在大气还是在地表，几乎都不存在水。但是已有证据表明金星上似乎存在过水。

金星与地球的地表环境为何如此不同？地球上为什么有海？这个问题已经有了答案。这个问题关系到金星上是否也存在着板块结构。需要制作出地表的详细的绝形图，将它与地球比较才能得出结论。今年4月末发射的麦哲伦就是用于这一目的的探测器。

金星的地形图在80年代初就由NASA先锋金星号基于对高度的测定而制作了出来。但水平方向的分辨率只能达到100公里，关于形成地形的结构尚不清楚，83年至85年，贝奈拉15、16号对北纬30°度以北的地域进行了更为详细的探查，制作了水平方向分辨力为1公里的地形图。

结果，在金星上，也存在着至今为止被认为是地球上所特有的褶折地形。褶折地形是由于水平方向的力作用的结果。在地球上，由于存在板块构造，板块碰撞的结果形成了喜马拉雅山、阿尔卑斯山、阿帕拉契纳等褶折山地。虽然金星上存在着某种板块构造，在得到麦哲伦的探查结果之前无法对其进行解释。

最终目的是了解地球

地球上即使现在仍有火山、地震、板块移动等。地球上残留的最古老的岩石大约是38亿年前形成的，对于地球史46亿年的前半期我们一无所知。要求得那些记录，只好向宇宙伸手。

以下，是关于我们的太阳系和地球的诞生的简单的描述，地球的环境，即有海的行星的诞生和它的大气是如何进化成现在这个样子的。以及地球变成有生命的星球的必然性。

太阳系天体是陨石之类的物质，也叫做微行星碰撞形成的。地球也不例外，称为微行星的直径为10公里左右的小天体碰撞产生的能量如果全部被地球吸收的话，地球的平均温度将达400°C。

幸运的是，碰撞原始地球的微行星的能量在地表被释放，因而，如果地表是真空，能量就会在瞬间消失殆尽。从而地球的平均温度几乎不会上升。

问题是这仅有的能量中地球究竟吸收了多少？对于地球，这种碰撞的能量大约是其他热源的10倍。

地球型行星的形成领域中存在的微行星中含有水和二氧化碳等挥发性成分。这些气体成分在碰撞的瞬间被放出来，作为原始大气笼罩着成长中的行星表面。微行星富有铁，水蒸气和铁发生反应，其结果，铁被氧化，留下氢，氢与碳发生反应，形成甲烷。因而原始地球在成长过程初期，地表被水、甲烷、水蒸气等组成的大气覆盖。

但原始地球成长时，在引力增加的同时，地表释放的碰撞能量也增加，这种热辐射影响到地表的原始大气，使得地表温度上升。结果，水蒸气和铁就不再发生反应，相对地，水蒸气的量增加，氢元素减少。因而氢元素和一氧化碳气体就变得稳定。从而地表温度近于岩石的熔点，在这高温下，原始大气中主要成分是水蒸气和一氧化碳。以后，大气中水蒸气的量、地表的岩浆没有增减。水蒸气占80%不到，地表附近由于地表的高温而干燥。那样的干燥对流层在地表以上300 ~ 350公里处。其上的大气又冷又湿。湿的对流层约50公里厚。在那里云涌雨下。但雨不会到达距地表300公里以下。

这样的干燥对流层能稳定地存在，地表高温时，原始地球成长到现在的半径大小，由于下落的微行星减少，地表温度下降，变得不稳定。即干燥的对流层消失，湿的对流层笼罩地面。生命需要的雨也能到达地面。结果，大气中的水蒸气就变成了地表的海。

金星靠近太阳的部分，地表的能量来自太阳，因而至今海也不能安定地存在。地球和金星的差别在于离太阳的距离不同。特别，如果地球被原来的原始大气覆盖的话，地球也会同金星一样。海诞生以后的原始大气中，二氧化碳成了主要成分。在几十个大气压下，由于温室效应，太阳明显地使得地表温度上升，海再度干涸。

二氧化碳变成现在的氮，地球上就生成了大陆。海水溶入的二氧化碳形成岩石，从而二氧化碳减少。所以说地球之所以是有大陆和海洋的行星是由地球的环境决定的。不管怎么说，大陆是唯有地球才具有的地形。

我们将继续进行行星探查，但从今以后，我们的主要目标是寻求能使我们人类能永久居住的行星。

［科学朝日（日）1989年第12期］