月球上的空氣與水

月球表面的所有特點都是一成不變地被顯露出來的，也就是說任何事物都無法扭曲或干擾它們的景象。人們可能會觀察到月球地表形態的外貌變化，或者月面色調濃度的改變，這是照耀月球地面的太陽光線的入射變化造成的，并不能證明月面地形發生了改變。此外，我們要注意到，光線的入射角度具有不可忽視的重要性，因為在某些情況下，光影把戲會讓人以為月球地形有了變化。如果穿過地球大氣層進行望遠鏡觀測時這一固有紊亂不存在，那么月球表面的樣貌總是會完完全全被我們觀察到，這是因為沒有什么橫亙在月球與我們的雙眼之間。我們可以得出結論：我們的衛星沒有被大氣層所包圍，因為大氣層的厚度或質量很容易被一些明顯的效應暴露出來。

有人會問：是否存在一種非常純凈以至于不會干擾望遠鏡觀察圖像細節的大氣層呢？我們只有在觀察月球圓盤的中心時才會獲得細節清晰的圖像，此時視線方向垂直于月球表面，通常情況下穿過的大氣層的厚度是最薄的，但至少我們可能會在月球邊緣發現折射效應，因為事實上，通過角度的疊加，此處的大氣層卻是最厚的，來自月球外的光線在掠過它投入人類視線的過程中會從大氣層的一頭穿到另一頭。這正是其他天體的光線的經歷——月球在圍繞地球運轉時會經過太陽、行星或其他恒星，用術語解釋便是此時發生了日食或月掩星，那么我們本應該覺察到什么呢？

還記得第二章中我們講到地球大氣層吸收、折射地平線附近的天體光線的現象嗎？在當前的情況下，類似的吸收、折射現象在一定程度上也會參與進來。然而，如果人們觀察太陽圓盤與月亮圓盤的相交邊緣時，就會發現這一邊緣一點都沒有被削弱，也沒有受到任何折射效應導致變形的影響；太陽圓盤與月亮圓盤的相交邊緣是一條非常清晰的幾何曲線。而需要指出的是，在某些日食期間，有人自信辨認出了一些小小的形狀變化或微弱的偏差，并認為這是月球周圍存在輕薄的大氣層所造成的——我們想知道的是，這些不同尋常的外觀是否并不僅僅是光學或儀器領域的原因造成的。在下面的事實中，我們將會找到一種解釋。月球的邊緣并不整齊，而是像鋸齒一樣，這是因為月球表面高高低低、粗糙不平，看起來就像我們從遠處看到的地平線上山脈起伏的剪影一樣。由于地球大氣波動，月球圖像的質量一般，還會晃動，因此月牙狀太陽上的小角無論是否像鋸齒一樣，看上去都像被截斷或弄鈍了，導致形狀發生了變化。

我們從第一種試圖凸顯月球大氣的方法中得出的結論便是，這一方法沒有提供任何肯定且無可爭議的證據。誠然，人們可以提出保留意見，但保留意見得建立在這一事實在其他所有情況下都有效的基礎之上，只有在研究過根據其他情況得出的結論之后，我們才會考慮這一保留意見。

月掩行星可以提供與日食一樣的事實。當該天文現象發生時，我們可以看到許多小天體的圓盤，它們的亮度與體積會讓我們更好地觀測到影響其圖像精細度的微弱折射與吸收效應。事實上，我們觀察到的下列事實首先被闡釋為存在大氣層的證據：被觀察的行星圓盤消失或浮現在月球的邊緣，有時我們可以看到該行星與月球之間好像隔著一條像霧一樣的陰暗帶，但我們用一個非常簡單的實驗便可確認這只是一種錯覺。我們的眼睛受到了欺騙，在部分重疊但亮度不等的兩個面的對比之中，我們可以發現這一錯覺的產生。事實上，我們只能在月球被照亮的邊緣發現這一現象，而此時被掩掉的行星的亮度不如月球。

在以上任何情況下，我們都無法觀察到可以有效證明月球大氣存在的外觀變化，因此我們得到了第一種觀點：如果月球大氣真的存在，它必定極其稀薄。那么，讓我們來研究一下是否存在另一種能夠帶來更有效信息的觀察吧。

事實上，這種不可能性可以通過測定掩始和掩終的瞬時時刻來實現。在這一方面，月掩恒星極為寶貴。眾所周知，恒星看起來就是一些光點，因而當月掩恒星發生時，該恒星瞬時消失又重現在月球的邊緣。觀察月掩恒星比觀察兩個圓盤的接觸畫面更加精確，這是因為觀察者的判斷、天文儀器的質量、衍射以及輻射這些附加因素使得記錄月掩行星的始終時刻極為困難。此外，由于恒星的數量不可勝數，月掩恒星頻繁發生，因此天文觀察者們可以收集到大量的相關資料，獲得一個剔除了意外錯誤的平均值。

那么，現在我們從恒星那里獲取了怎樣的相關資料呢？能夠折射光線的大氣層會使光線發生偏折，從而改變光點消失、重現時的幾何形態；根據月球的直徑及其運動速度預測出的時刻也得到了調整。然而，長期的觀察討論表明，最終還是出現了差異，且這些差異恰好處在理論的預測范圍內，但這些差異極其微弱，導致我們承認月球大氣層的存在，且月球的大氣層非常稀薄，其密度至多相當于地球大氣層密度的1/900。我們還可以猜想，因為月球重力很小，大氣層應該分布在相當高的高空。

現在，鑒于這些不同的觀察結果所得到的結論，有一種意見被廣為接受。對于人們觀察到的日食期間月牙狀太陽上的角，我們已經拿山脈的剪影做了比喻。事實上，月球輪廓大部分是由從視覺上看呈前后排列的連續凸起構成的，凸起中間是較為低矮的區域：被遮住而使人眼看不到的谷底或中間平原。這樣的輪廓讓人類很難準確測定月球的視直徑，因為月球球體的一端可能是凸起，另一端則可能陷入洼地之中，因此公認的直徑數據并不僅僅來自一種測算方法，而是取自大量天文觀察的平均值，這有效修正了分歧，使之更加接近真正的尺寸。盡管如此，嚴密的掩星計算所使用的術語還是存在些許不確定性。此外，掩星可能發生在月球的凸起或低谷后面，而凸起和低谷則有可能改變人類對月球的幾何輪廓的預測。我們可以想象在解決這一問題時所遇到的重重困難。總之，由長期觀察討論得出的這一數字與其說是可被最終認可的準確數據，不如說只是一種訊息，因此我們認為月球大氣層的密度值僅僅代表了其普遍的低重要性。

現在需要補充的是，我們所觀察到的事實涉及高地的海拔因素，而高地的大氣層必然不如低地區域的厚。而既然我們經常無法看到大氣密度最大的低地區域，我們就無法獲得有價值的補充信息。無論如何，月球大氣層的微不足道是毋庸置疑的，因為借助極為敏感的光譜分析手段也沒有發現月球大氣層的任何跡象。

就大氣層的作用而言，相比于地球大氣層，月球大氣層可以說實際上并不存在，因此人們有理由認為月球大氣層的作用為零。事實上，月球大氣因為稀薄而無法起到保護地面的作用，也不能形成或暫留任何障礙。月球大氣層無比寧靜，以后我們將不得不注意到它的寧靜所帶來的后果。

月球不僅沒有空氣，也缺少水。我們不但沒能發現月球上江河湖海的類似物，也沒有找到任何間接表明有水存在的跡象，盡管月球上的某些地貌可以被闡釋為與水有關。對于上述結果，有人提出異議：因為望遠鏡的觀察能力有限，我們無法知道是否有一些事實或特性因尺寸太小而無法被觀測到，而且即使月球現在真的沒有水，那會不會曾經有過呢？

對于第一種異議，我們很難明確駁斥，但第二個問題引起了爭論。沒有人反對月球上曾存在水這一事實，而一切都證明水可能從地表消失了。我們甚至可以做出這樣的假設：地球上也存在類似的現象。確實，地質學和地球物理學帶來的證據表明，目前地球上的水資源遠不如以前豐富。事實上，地球上的水雖未完全消失，但普遍龜裂的地殼為液體物質提供了數不清的通道，這些液體物質與日俱增地滲入、滲透至地球內部，逐漸在地表減少，最終消失。此外，水憑借其侵蝕能力，就像一個天生的工匠一樣，通過力學、化學作用的雙管齊下，侵蝕了裂縫內壁，鑿出了一道道越來越順暢的紋路。

隨著水元素在地球表面的逐漸干涸，讓我們重新回到對月球水文問題的研究上來。月球土壤的性質大大方便并加快了水的深層滲透。我們已經發現，月球地殼破碎，巖石疏松，易被滲透。在這種情況下，人們可以合理判斷出液體物質僅在月球表面停留了相當短的一段時間。此外，仔細觀察月球地形也可能證明這一假設，因為在觀測的可能范圍內，即在月球地形的巨大輪廓里，沒有什么表明該地形是由水雕刻塑造而成的。而在地球的各個角落，我們都能明顯看到水不知疲倦的強烈作用：它雕刻巖石，削薄山頂或將其推倒，把山溝或峽谷挖鑿得越來越深，而被摧毀的物質的堆積和漂移則導致了特殊地形的形成，該地形的輪廓遵守了特定的規律。在月球上，我們卻沒有發現任何類似的地貌。月球上的山地就像凸起高地的混亂組合，將其分隔開來的洼地與流水雕刻而成的峽谷沒有任何相似之處，我們也沒有找到任何可被視為流域分水嶺的線型或多分支型山脊，因此月球地表形態很有可能未曾被大量或長期的徑流所改變和調整。更何況我們應當承認，月球上的任何一種起伏，無論是月坑還是山脈，都完好無損地維持住了每一個細微末節，也就是說任何侵蝕或腐蝕作用都未曾將其改造。值得注意的是，要達到同等效果，月球上的水需要花費比在地球上更長的時間進行機械做功，因為月球微弱的重力使水的流速減慢，極大程度上削弱了它的功效。

如此，我們可以用以下方式概括月球表面的水和空氣問題：

目前，研究至多揭示了空氣幾乎察覺不到的存在，并幾乎可以肯定水的缺席，卻不能否認它們在過去的可觀數量。

那么，它們已經消失了嗎？又是怎樣消失的呢？

我們已經知道，水會滲入地殼直至徹底消失；至于空氣，根據物理化學定律，氣體分子要么逃逸到了太空，要么固定在了月球的土壤里，可能正在變得越來越稀薄。