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月球的地质活动活跃 内部比想象更温暖

这张由美国航天总署影像所建立的地震震动图,显示了与月球表面曼德尔施塔姆悬崖(Mandel’shtam scarp)相关的逆冲断层上的浅层月震所产生的预期运动PH

这张由美国航天总署影像所建立的地震震动图,显示了与月球表面曼德尔施塔姆悬崖(Mandel’shtam scarp)相关的逆冲断层上的浅层月震所产生的预期运动PHOTOGRAPH BY UNIVERSITY OF MARYLAND/ SMITHSONIAN

根据阿波罗时期放置在月面上仪器所收集到的数据,我们的这颗灰色小卫星可能比过去所想的还要更为活跃。 PHOTOGRAPH BY NASA/GSFC/ARIZONA

根据阿波罗时期放置在月面上仪器所收集到的数据,我们的这颗灰色小卫星可能比过去所想的还要更为活跃。 PHOTOGRAPH BY NASA/GSFC/ARIZONA STATE UNIVERSITY

(36500365uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:MICHAEL GRESHKO 编译:邱彦纶):科学家重新检验阿波罗(Apollo)时期的月震数据,结果显示──月球内部可能比我们所想象的还要更为温暖。

在建造遥远的太空前哨站时,远离活跃的断层线通常是个好主意。 幸运的是,对计划居住在月球上的人来说,我们的天然小卫星似乎早就被认定是个地质活动死寂的世界。 毕竟,造构活动需要来自内部的热量,而科学家认为像月亮这样的岩质小天体,降温的速度比地球这样的大天体还要来得更快。

但是现在,科学家重新分析阿波罗时期的数据,结果发现──实际上月球的造构活动比先前所推测的还要更为活跃。

在5月13日出版的《自然地球科学》(Nature Geoscience)期刊中,研究人员可能终于找到阿波罗时期地震仪所记录到神秘月震的震央,而且这些震动似乎起源于称为断层崖的悬崖状特征。

这篇研究的共同作者──华盛顿特区(Washington, D.C.)史密森尼学会(Smithsonian Institution)的汤玛士. 华特斯(Thomas Watters)表示:「我们认为月球这颗拥有46亿年历史的岩质天体,在内部仍然保存了足够的热,并产生了断层网络。 这样的想法和传统观念背道而驰。 」

岩石潮汐

今年夏天就是阿波罗11号取得卓越成就的50周年纪念。 在太空竞赛期间,比起航天员在月球漫步期间该做些什么事,美国更在乎的是要抢先苏联将航天员送上月球表面并返回地球。

行星科学家雷纳. 韦伯(Renee Weber)任职于位在亚拉巴马州亨茨维尔(Huntsville)的美国航天总署(NASA)马歇尔太空飞行中心(Marshall Space Flight Center),他表示:「 我们总是得让航天员在月球上做些什么事情才行! 」

而最后这些「事情」就是进行科学研究,像是收集大量的地质数据,包括带回地球的月岩样本。 在其中四次的阿波罗任务中,航天员在他们的着陆点放置了地震仪,这些地震仪在运作的八年内记录了数千次的深层月震。

韦伯表示,造成月震的成因与我们地球上的地震机制非常不同。 月球上的大部分活动,是由于地球对这颗灰色小卫星所施加的引力所造成,基本上这就是相对于月球拉动地球海洋,引起潮汐规律上升及下降的力量。 但因为月球上没有水,因此月球表面会产生变形,从球形延伸变成椭球形,然后再变回原本的球形。

月球上超过摄氏260度的剧烈昼夜温差,也会引发一些月震活动。 有些侦测到的月震甚至是来自人为的影响,因为有时任务控制中心会让宇宙飞船的消耗性零件撞击月球,以校准地震仪。

但是在记录到的事件中,有28个似乎起源于月球地壳的上部数公里处,这些事件与地球上规模5.5的地震一样强大。 超过40年来,科学家始终无法找到合理的解释。

搜寻地震

华特斯自2009年以来,就一直使用美国航天总署月球勘测轨道飞行器(Lunar Reconnaissance Orbiter)的影像,来定位月球表面成千上万个悬崖的位置。 他可以根据周围月球物质的新旧程度,来判断这个地形也许是在不到5000万年前所形成,「这在地质上来说是相当年轻的,但也不是那么的年轻,」他这么说道。

尽管如此,华特斯怀疑悬崖可能是造成浅层月震的地点,但他还需要进一步的证据。 由于四个地震仪所测量到的数据质量并不好,阿波罗计划的仪器只能利用三角测量法,将震动的范围缩小到大约160公里之内。

因此,研究人员使用了当地球上地震仪的网络密度较低时,用来确定地震位置的算法,计算出月震起源的可能网格。 在记录到的28个月震事件中,有八个可能发生在一个悬崖周围大约29公里的范围内,而其中六个是在月球离地球最远的时候发生的,这也是月球表面的潮汐力达到最大的时刻。

为了确认这样的相关性是否只是随机产生,研究团队仿真了1万次的地震事件,检验产生此种模式的频率。 他们发现所有因素以此排列方式发生的机率,大约仅为百分之一。 对于华特斯来说,这表示悬崖最有可能是月震的震央所在。

「这表示,实际上月球的地质构造仍然活跃,」华特斯说,「对我来说,这个结果真是了不起。 」

悬崖上的景象

但是,研究结果的不确定性,也让其他科学家认为这还是未定之数。

在加州美国航天总署喷射推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)研究月震学的塞里. 纳恩(Ceri Nunn)表示,「他们使用了很多统计学的论述,我认为他们做的很好,但我不会说结果肯定如此,」尽管如此,考虑到原始数据的质量并不理想,她认为研究团队所确认的震央位置范围,已经是竭尽目前所能做到最好的程度了。

韦伯和其他科学家正准备提出一项任务,就是要在月球上安装最新最先进的地震仪网络,放置的位置可能是在悬崖上,或是靠近悬崖的地方。

与此同时,鉴于世界各国和私营公司对月球探测的兴趣日益增加,这样的发现也为未来的登陆器提供了在月球避免着陆地点的绝佳参考地图。




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