月球在地质上仍然活跃吗?

日新月异的前沿 2025-02-23 03:21:45

过去 1.6 亿年形成的皱纹脊表明月球上最近的地质活动。

(图片来源:LeonardoFernndezLzaro / 500px via Getty Images)

从月球背面随着月球收缩而起皱的方式来看,月球可能仍然在地质上活跃。至少,发现 266 个月球“皱纹脊”的行星科学家是这么说的,因为所有这些脊似乎都是在过去 1.6 亿年里在月球背面罕见的火山平原上形成的。

“知道月球在地质上仍然是动态的,这对我们将宇航员、设备和基础设施在月球上的放置位置具有非常实际的影响,”其中一位科学家、马里兰大学的杰克琳·克拉克(Jaclyn Clark)在一份声明中说。皱纹脊是月球近侧(我们可以看到悬挂在天空中的月亮表面)的一种经过充分研究的现象。近侧的特点是著名的“月亮人”——一种由称为月亮玛丽亚的大黑斑块形成的图案。玛丽亚是广阔的凝固熔岩平原,形成于 32 亿至 36 亿年前的火山活动。随着月球内部的冷却,火山活动干涸,月球开始收缩。这导致月球母马玄武岩——深色的火山岩——像干瘪的老苹果的皮肤一样起皱。

近侧的皱纹山脊是巨大的,从几十英里到几百英里长,数百码高,证明了形成它们的巨大地质应力。

然而,虽然近侧 31% 的表面被玛丽亚覆盖,但仅在远侧的 1% 上发现了熔岩平原。行星地质学家不确定为什么会这样。一种理论认为,一颗直径超过 435 英里(700 公里)且满载放射性同位素的矮行星很久以前撞击了近侧,喷出大量碎片,最终沉积在月球背面,使那里的地壳变厚,使火山活动更难爆发到地表。与此同时,放射性同位素沉积在近侧,它们从放射性衰变中产生的热量融化了岩石,促进了月球面向地球的一侧的更多火山活动。

俯视南极艾特肯盆地,其中包含月球背面为数不多的月球玛丽亚之一。在这张图片中,从月球的右侧瞥见的近侧被玛丽亚覆盖。(图片来源:NASA/JPL)

结果是远侧的 maria 非常少,因此没有近侧的长皱纹脊。然而,利用美国宇航局月球侦察轨道飞行器上的窄角相机拍摄的图像,克拉克和华盛顿特区史密森尼学会的研究员科尔·尼帕弗 (Cole Nypaver) 和托马斯·沃特斯 (Thomas Watters) 在远侧玛丽亚中发现了 266 个皱纹脊。

这些远侧山脊都比近侧山脊小,宽约 328 英尺(100 米),长约 3,280 英尺(1,000 米)。它们以 10 到 40 只为一组出现在远侧的 maria 中,也比近侧的同类小得多。但有趣的是他们的年龄——尽管假设远侧的 maria 与近侧的 maria 同时形成,但远侧的皱纹似乎要年轻得多。

月球近侧的皱纹脊,位于 Mare Frigoris。(图片来源:NASA/LRO)

但是,您不能只询问月球上的特征的年龄;地质学家必须采用聪明的侦探工作来获得这些答案。例如,行星科学家计算陨石坑的数量,其逻辑是,较老的特征将比较年轻的特征被更多的陨石坑覆盖,而较年轻的特征将比较旧的特征覆盖或穿过更多的先前存在的陨石坑。根据陨石坑计数,远侧皱纹脊的年龄在 8400 万到 1.6 亿年之间。这意味着远侧的火山活动也必须是相对较新的,肯定是在过去十亿年里,否则皱纹脊会形成得更早。

“许多科学家认为,月球的大部分地质运动发生在两百年半甚至三十亿年前,”克拉克说。“但我们看到,这些构造地貌在过去十亿年中最近一直很活跃,今天可能仍然活跃。”

有支持证据证实了这个惊人的结论。2020 年,中国的嫦娥 5 号任务从大洋母马 Oceanus Procellarum 的 Mons Rümker 火山穹丘附近将一份月球物质样本带回地球,这是一匹巨大的近侧月母马。对样本的分析发现,月球风化层中的火山玻璃珠可以追溯到 1.23 亿年前,大约有 1500 万年。

如果属实,那么这种地质上最近的火山和构造活动意味着,随着热量从月球内部慢慢泄漏,月球仍在收缩,而火山活动今天可能仍在发生。月球的收缩可能导致地震仪(由阿波罗宇航员放置在月球表面)检测到的月震。如果月球某些地方的月震足够严重,那么它们可能会对人类在月球表面的活动构成危险,导致宇航员不得不避开这些地方。

研究结果于 1 月 21 日发表在《行星科学杂志》上。

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