为何月亮的正面、背面地貌不同?可能是年轻时曾被矮行星撞击

488浏览 分类:环球数据 2019-09-22

月球永远只向地球展示它较光滑的那半面,而我们看不到的月球背面,实际上具有截然不同的地质特徵,这种异常现象让科学家困惑多年。现在新的电脑模拟表明,这种不对称性来自月亮古代曾被一颗巨大天体猛撞(可能是矮行星)。

我们的月亮是个两面人,这句话的意思是:每天晚上挂在高空的月亮,向你展示的其实一直只是它的半边脸颊,如果你可以乘着太空船绕月亮一圈,那幺你会发现月亮面对地球的那一面大多是开阔的盆地,而背对地球的那面却布满陨石坑。

最早揭发此事实的是 1960 年代起 NASA 一系列阿波罗任务;2012 年时,NASA 重力回溯及内部结构实验室(GRAIL)进一步精确绘製月球的重力场图以判断月球内部构造,并揭开更多细节:面对地球的那面地壳较薄,背对地球的那面地壳较厚,且额外覆盖了一层 10 公里厚、富含镁与铁的材料层。

也就是说,月球两半面无论是地形、地壳厚度还是化学成分,都有如双面人。科学家推论,这种明显的不对称性可能是很久以前某种未知的物理过程造成。

至今有许多理论试图解释月球的双面不对称性,一个理论为:原本绕行地球的卫星应该有两个,但合併成一颗,成为如今的月亮;另一个理论则说,是一颗年轻气盛的矮行星冲过来与月球相撞,把月球背面撞得不成月形。

澳门科技大学天体物理学家 Meng Hua Zhu 领导的团队在进行 360 种撞击模拟后,最近得出最接近事实的两个结果,第一个为:一颗直径达 780 公里的大型天体(可能是矮行星,大小约冥王星的三分之一、月亮的四分之一、或比穀神星小一点),以每小时 22,500 公里的速度与月球碰撞;第二个则是直径约 720 公里的天体,以每小时 24,500 公里的速度轻微撞击月球。

▲ 巨大天体撞击月球过程示意图。(Source:美国地球物理联盟)

这两种撞击结果显示,外来天体都会喷出一大堆灰尘碎片,最终在月球背面堆积出 5~10 公里厚的物质,同时也会促使地壳移位,完整重现今天所见的月球地壳厚度分布概况。但你可能会问,这颗小行星这幺大,照理说应该要留下一个超级无敌巨大的坑洞?研究人员解释,由于当时月球还很年轻,内部温度高,所以修复能力也还不错,可以抹掉曾被撞出一个大洞的痕迹。

该模型还可以解释为何地球与的基本组成物质相同,但月球表面上富含钾、磷以及稀土元素的同位素,比如钨-182,这些元素其实是来自撞击小行星的残渣。

这项研究不只可以尝试解释月球的差异性,也能套用在太阳系中其他出现不对称结构的星球,比如火星。新论文发表在美国地球物理联盟(AGU)出版的《地球物理研究期刊:行星》(Journal of Geophysical Research: Planets)。

GIANT IMPACT CAUSED DIFFERENCE BETWEEN MOON’S HEMISPHERESHow a huge impact may have given the Moon two facesAncient Collision with Unknown Dwarf Planet Left the Moon Lopsided, Study SuggestsA Collision With a Dwarf Planet Likely Caused Our Moon to Become LopsidedA Colossal Smash-Up With a Dwarf Planet May Have Messed Up Our Moon

(首图来源:NASA JPL)

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