月球裡頭藏了啥

作者：Neel Patel

阿波羅11號登月已經50周年，但我們對月球的了解還很少，我們只是颳了刮一點月球表面上的東西。最近一篇發表在《地球物理通訊》上的論文描述了月球上最大的隕石坑下方几百英里的超大塊迷之物體。科學家們很希望知道它究竟是什麼，以及怎麼到那兒去的。

這項新研究的合著者，普渡大學地球物理學家H. Jay Melosh說：「起初我們並不信真的有這麼個東西，我們已知一些其他月球盆地存在質量異常，」——1968年由阿波羅計劃之前的月球軌道飛行任務就已經發現了一些——「但是從來沒有人知道月球的南極 - 艾特肯盆地有這種大規模的異常現象。」

南極 - 艾特肯盆地是太陽系中最大的已知隕石坑的所在地，寬度超過1200英里(約1931公里)，深達數英里，被認為大約有40億年歷史，位於月球的背面，所以你在凝視月球的過程中從未發現過它。在這個大坑下面的未知物質被認為位於地下370英里(約595公里)處，大約是夏威夷大島的五倍。

即使我們無法看到它並且沒有實際的方法來直接研究月球表面下方的物體，我們也知道它的存在，因為我們可以探知引力的變化。在太空中受過撞擊的行星和衛星會施加不均勻的重力場，基於整個星體的質量分布而波動。

我們可以通過在月面上方飛行的衛星來測量月球的重力場。由質量更大的地方引起的更強的拉力將導致航天器朝向地面加速。相反，當衛星飛越質量較輕的區域時，它會在高度上上升。將所有飛行數據匯總在一起可以得到月球引力場的映射，以及哪些部分比其他部分包含更多質量的信息。

對於面向我們的月球的正面來說，這很容易做到，但從歷史上看，我們以前無法獲得月球背面的信息。NASA的重力恢復和內部實驗室任務(GRAIL)改善了這種情況。他們在2011年和2012年發送了兩個月球軌道探測器，並花了一年的時間通過測量兩個航天器在繞月球軌道運行時距離的變化來收集重力場和地質數據，這是一次令人難以置信的高精度調查。

新研究的幾位作者是GRAIL團隊的成員，並且研究期間測量的引力異常。一些人專門研究過後，發現了來自南極 - 艾特肯盆地的引力異常的數據。當他們將這些測量結果與月球勘測軌道器獲得的月球地形數據結合起來時，該團隊獲知了一些奇怪的東西。

根據當時的知識，該地區被認為處於等溫狀態或重力平衡狀態。「我們認為它不太可能產生任何類型的重力異常。然而，分析顯示這種重力過多。數據還顯示該重力源並不靠近地表 - 它在地下深處 - 並且足夠重，可以將盆地向下壓縮超過半英里。

一個早期的理論認為異常是由緻密的晶體導致的，但沒有好的方法來解釋這些晶體是如何形成的。「我們當中沒有人特別相信這個說法，」Melosh說，「這個解釋不太行。」

研究人員所支持的主要解釋是，重力由來自物體核心的金屬(可能是鐵鎳)，這些金屬很久以前就撞擊了月球，並且實際上首先創造了火山口。研究人員有點不願意接受這種解釋，因為別的說法似乎更有意思，但Melosh認為這個理論隨著時間的推移變得更加有說服力。

總的來說，這個發現使我們不斷嘗試更詳細地了解月球的地質。現在有一些模型表明月球的內部仍然足夠溫暖以促進地幔對流，在那裡，熱量允許月球的內部移動。如果我們應用我們所知道的地球上的這個過程如何推導致月球，那麼這將意味著這個異常質量應該深陷並與月球核心融合。顯然，這個過程仍處於暫停狀態，因此科學家們現在仍在努力弄清楚這些模型是否準確，或者是否還有其他活動在進行之中。

「像這樣緻密的異常物體應該沉沒並融入月亮的核心，」Melosh說。它仍然存在的事實可能告訴我們，月亮比我們曾經想像的更僵硬、更冷。Melosh建議我們需要將我們的模型修改為能夠形成更硬的月亮，而不是更軟的月亮。

然而，重寫和運行這些類型的計算是非常巨量的，我們能否很快就能解決這個謎團尚不清楚。我們不太可能獲得比GRAIL更好的重力場評估，但是「我們能做什麼，」Melosh說，「無論這是什麼，這都是大新聞。」他建議在月球周圍建立新的地震儀，以收集任何地震活動的數據。這些數據可以用來更好地了解月球的內部，包括南極 - 艾特肯盆地下面的大質量物體。「我們將通過這種方式了解更多關於月球的知識。」

本文譯自 popsci，由譯者 HW 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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