關於月球的最新冷知識：礦藏比地球少、水分子會「跳舞」

天下 07-20

科技日報記者劉霞

距離人類第一次踏上月球已經50年。此後，我們對這個地球最近鄰居的了解突飛猛進，對它的痴迷也從未減弱。

人們在紐西蘭維多利亞瞭望點觀看月球。圖片來源：美國趣味科學網站

美國趣味科學網站在7月16日的報道中，為我們梳理了有關月球的5個最新且最迷人的科學發現。

表面有水在「跳舞」

長期以來，科學家認為，月球表面乾燥，不適宜液態水存在。

但2009年，美國國家航空航天局（NASA）的「月球勘測軌道器」（LRO）提供的數據表明，月球上有水冷凍在月球兩極隕石坑中孤立的冰穴里。

LRO最近進行了升級，升級後的設備「萊曼阿爾法測繪儀」（LAMP）讓科學家們可以近距離觀察月球表面的水。LAMP提供的數據顯示，隨著一天內月球表面的變暖和變冷，水分子會在月球表面「跳舞」。

探測發現，月球向陽面水分子大部分時間與月球土壤緊密結合。月球在中午前後表面溫度達到峰值，月球受熱，水分子融化並被加熱，然後在不同的寒冷地點「手舞足蹈」，直到找到一個足夠冷的地面，再被月球表土吸收，或在被吸收前上升進入大氣層。

NASA強調稱，月球水是隨著時間推移而積累起來的，而不是像以前推測的那樣來自太陽風中並以「雨滴」形式落下。

對於人類探險者來說，月球水可被人類用來製造燃料，或用於輻射防護和熱管理。當這些材料不用從地球運來時，未來探月任務將會變得更為經濟。

包括美國在內的多國均透露要在不久的將來在月球打造有人月球基地，因此，這些新發現為將來登月任務中利用月球土壤之水打開了大門。

南極下方有大量金屬

與太陽系中的其他天體相比，月球並不是特別大。然而，它相對較小的尺寸掩蓋了其最有趣的特徵之一：一個直徑約2240公里、深13公里的巨大隕石坑——月球南極—艾特肯盆地。該處也是我國的月球探測器嫦娥4號的著陸點、玉兔二號的活躍地。

南極—艾特肯盆地在大約40億年前形成，是太陽系中保存下來的最大的隕石坑。雖然更大的撞擊可能發生在整個太陽系，包括地球上，但大部分的痕迹已經消失。

今年4月，研究人員在《地球物理通訊》月刊撰文稱，南極—艾特肯盆地地下深處埋藏了約2.4千兆噸的巨量金屬，其顯然正在改變月球的引力場。

圖中虛線圈顯示月球南極—艾特肯盆地下質量異常區域

研究人員不確定這塊巨大的金屬是如何被困在月球表面之下的。模擬結果表明，它可能是鐵鎳小行星的重要殘餘物。這顆小行星墜毀在月球遠端，並在大約40億年前形成了巨大的南極—艾特肯盆地。

這些巨量金屬的「廬山真面目」有待進一步的探測才能揭示。南極—艾特肯盆地是研究宇宙中災難性撞擊事件最好的自然實驗室之一，這是一個古老的過程，塑造了我們今天看到的岩石行星和衛星。

月球正在收縮震動

一項基於阿波羅任務數據的新研究發現，和地球一樣，月球在地質構造上仍然很活躍，就像我們的地球產生地震那樣，月球也在產生「月震」——可能是因為月球正因內部冷卻而收縮形成斷層，引發了月震。

科學家重新審視了1969年至1977年間執行阿波羅登月任務的地震設備收集的月球數據，他們將月震數據映射到月球表面的逆沖斷層或陡坡（階梯式懸崖）的衛星圖像上，得出了上述結論。

他們表示，當地殼運動時，一部分地殼被推到另一部分之上，就形成了斷層。這些斷層從表面上看是不尋常的懸崖，矗立在高處，綿延數英里，在NASA的LRO拍攝的圖像中可見。研究人員發現，大約25％的月震可能由這些斷層釋放的能量產生，而不是由小行星撞擊或月球深處的活動產生。

研究人員寫道，這些斷層廣泛散佈於月球表面各處，存在時間估計不超過5000萬年，斷層的年齡和分布暗示它們在月球內部冷卻時出現，導致其外殼收縮。

月球並沒那麼「富有」

月球，作為地球唯一的天然衛星，與地球「相依相伴」直到現在。在很多人眼裡，月球不僅是一顆衛星，或許更像是一個未知的「聚寶盆」，但最近的一項研究或許要讓他們失望了！是的，想去月球淘金的朋友（當然，前提是到得了月球），還是放棄吧。

最新研究表明，月球上金、鉑等「高親鐵元素」（HSE）的儲量遠比地球上的少。

所謂高親鐵元素，是指高度親近鐵的元素，即金、銥、鋨、鈀、鉑、錸、銠和釕等，而研究發現這類元素在地球的地殼中比在月球中豐富得多。

要解釋這一點，科學家們不得不追溯月球的形成歷史。

大約45億年前，一顆被稱為「忒伊亞」（Theia）的火星大小的行星猛烈撞擊原始地球，撞擊將兩個天體上的大量物質拋灑到太空中，隨後，噴射出來的有些物質重新回到傷痕纍纍的地球上，有些物質則合併到一起形成了月球。

既然如此，為什麼地球上的高親鐵元素比月球多很多呢？研究人員認為，這些金屬可能是後來小行星撞擊地球帶到地球上的。此外，月球的引力較弱，因此月球不太善於抓住撞擊物（包括HSE），導致很多物質都跑到太空去了。而保留在月球上的少量HSE可能在月球的岩漿海洋冷卻和凝固之前到達，因此，這些物質被納入月球的內核中，導致這些元素在月球上探測到的比較少。

月球是個「雙面嬌娃」

自「阿波羅」時代起，科學家就知道，月球有兩面：面向地球的一面較為平坦；月球背面則起伏不平，遍布成千上萬的撞擊坑。為什麼會這樣？澳門科學家給出了答案：遠古時期一顆矮行星與月球的碰撞給月球表面留下了永久傷痕，使其變身為「雙面嬌娃」。

模型顯示，月球如果與比穀神星這種矮行星略小的天體相撞，最吻合現在這種兩面截然不同的情況。這個天體的直徑約780公里，以每小時22500公里的速度與月球靠近地球的一面相撞，撞擊產生大量碎片，最終落在月球背面，使月球背面月殼比近地一面厚5—10公里，也使月球面向地球的一面沒有多少隕石坑。

研究人員指出，這一撞擊假設還有助於解釋為何在地球和月球表面測量到的鉀、磷和鎢-182同位素存在差異，這些元素可能來自這次大撞擊，在月球形成之後降落在月球上。此外，新研究也為進一步解釋太陽系內其他不對稱天體（如火星）提供了新見解。