当时天文学家大多认为月球上的环形山是火山造成的，因为他们知道地球上火山口的形状也大多是圆形的，中间是个凹陷，比如我国著名的长白山天池。但是，月球环形山和地球火山口之间一个非常重要的差别却被他们忽略掉了，即地球上的火山口基本都出现在高山上，而月球上的环形山却出现在地势非常平坦的地方，这是火山成因说无法解释的。即便存在如此大的缺陷，在伽利略之后一直到阿波罗计划把人送上月球的前夕（即上世纪60年代），环形山的火山成因说一直占据科学界的主流。

可以说，到了今天，人类对月球的认识已经非常全面了。

伽利略用望远镜观察了月球表面的形态，并认为月球和地球是相似的。这不禁让人联想，月球上是否也有人的存在？对于当时的西方人来说，这种联想其实是非常自然的，因为传统上他们就认为，在天国的星球上面，包括月球、火星、金星甚至太阳上都是有人生存的。

环形山撞击成因理论的确立，经历了几个关键的阶段。第一个阶段是对陨石来源的认识。1794年德国物理学家克拉德尼在一个小册子中提出陨石来自于外太空的猜想；1803年4月26日在法国诺曼底附近，很多人目击了一次陨石坠落事件，科学家进行了详细的调查和研究，这才最终确定陨石就是来自于外太空。第二个阶段是对地球上陨石坑的认识。虽然科学家认识到了陨石源自太空，但对它们是否可以在地表撞出陨石坑其实一直持怀疑态度，关键在于一些被认作陨石坑的地方找不到陨石。在1906年，美国地质学家巴林杰在美国亚利桑那州的一个陨石坑附近发现了铁镍合金陨石，最终确定了这个大坑就是陨石撞击形成的。这是世界上第一个被确认的陨石坑。第三个阶段来自于对陨石撞击效果的认识。在早期的认识中，陨石的撞击是纯机械式的，即多大的陨石撞出多大的坑。后来，这种认识发生了变化。1916年，苏联天文学家奥皮克认为陨石的速度是非常快的，在撞击地面的一瞬间会产生剧烈的爆炸，形成的撞击坑远大于陨石自身。第二次世界大战给美国天文学家鲍德温的研究带来了特殊的机遇，他收到很多军方拍摄的炮弹坑的照片和参数，统计了这些弹坑的直径和深度，然后把地球上已经确认的陨石坑以及月球上的环形山的参数也放到了这张图里面，发现这些数据吻合得非常好。但是，如果把火山口的数据也放进来，则偏离数据的趋势。他在一本著作中写道：“环形山形成于陨石撞击的爆炸，这种可能性非常大”。

认识月球的巨大飞跃

2019年1月11日，“玉兔二号”巡视器在月球上。

月球上也有人吗？

不久前，中国科学院地球化学研究所联合国内多所高校的研究人员，以嫦娥工程数据为基础，结合国际上其他探月工程获得的数据和成果，发布了全球首幅1：250万全月地质图。这是多年来探月成果的总结，代表了目前我们对月表物质成分以及构造演化等性质的全面认识，也为未来月球探测和研究提供了重要参考。回顾几百年来人类对月面的探索历程，更能让人感受到科学进步的不易。我们邀请南京大学地质学博士贾斌在这里聊聊相关的话题。

月球上最显著的特征就是其表面密密麻麻、大大小小的圆形大坑和环形山。我们现在知道它们是陨石撞击形成的，但早期科学家的观点并非如此。因为当时的科学界并未认识到陨石这一“天外来客”的存在，他们无法想象天上可以掉石头，且能撞出一个大坑。

月球的近地面（左：面向地球）和远地面（右：背向地球）。

在1609年的秋季，意大利天文学家伽利略用改进的一架望远镜指向了月球，并进行了多日的观测。伽利略并非第一个用望远镜观察月球的人，但却是第一个仔细记录和思考观察结果的人。他发现，月球表面布满了各种大大小小的凹坑和山脉，还有峡谷，和地球上很相似，这迥异于人们一直以来的想象。这些山往往是环形的，中间凹陷四周高耸似碗状，伽利略称之为环形山。

大撞击理论认为，月球起源于一次大撞击事件，一个火星大小的星体在45亿年以前撞上了原始地球，溅射出的物质在地球轨道上形成了月球。在月球形成之初，太阳系中仍旧有许多小星体经常撞击月球，形成很多大大小小的陨石坑。有些大的撞击深度可达几十公里，撞击后来自月球深部的岩浆就可能从这里逸出月表，形成填充整个陨石坑的广阔玄武岩低洼平原。而被撞击较轻的地方，则仍保留了原有的斜长岩月壳，称为高地。玄武岩对太阳光的吸收较强，看起来较暗，而斜长岩的高地能反射较多的太阳光，看起来比较亮，这样就形成了我们看到的月球上明暗交生的图案。