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為什麽科學家開始擔心月球縮小

2024-02-11科學

數億年來,我們的月亮一直在縮小,就像一顆慢慢變成葡萄乾的水果。現在,科學家們指出,這種周長的減小導致了淺層月震的發生,其中一些地點可能是美國太空總署計劃的人類登月任務的附近。

「很多人普遍認為月球是一個地質上死氣沈沈的天體,月球上的一切似乎永遠不會改變,」月球地質學家湯姆·沃特斯說道。「但事實上,月球是一個地震活躍的天體。」

對月震的研究可以追溯到阿波羅時代。 50多年前,太空人在月球表面近側放置了地震儀,以記錄震動。最強烈的淺層地震發生在月球南極附近,靠近美國太空總署計劃的阿爾忒彌斯三號任務的著陸點。月球南極地區備受關註,因為它含有永久陰影區域,一些科學家推測這些區域可能存在水基冰。

在一項新的研究中,沃特斯和他的團隊指出,這些強烈的地震與一組當前仍在活躍的斷層有關,這些斷層是在月球縮小的過程中形成的。根據他們的模型,該地區的地震可能會引發松散巖石和周圍隕石坑的灰塵,導致山體滑坡。

其他研究人員表示,我們仍然缺乏足夠的資訊來確定登陸月球的危險地點。

月球的縮小是可以測量的,但振幅很小。在過去的幾億年裏,月球的直徑縮小了大約 150英尺。這種收縮主要是由於月球內部熔融核心的自然冷卻導致的。隨著核心冷卻,月球表面逐漸收縮並適應體積的變化。隨著收縮,地殼的一部份被擠壓在一起,形成了稱為逆沖斷層的山脊。

地球對月球的重力也會對月球表面施加壓力,並增加地殼的應力,從而有助於形成這些逆沖斷層。

但地球不會經歷月球那樣的收縮。盡管我們地球的熔融核心也在冷卻,但地殼由多個構造板塊組成,而不像月球那樣只有一個板塊。沃特斯說,地球核心的能量傳輸會移動這些板塊,或者透過火山噴發釋放。

月球的縮小對地球的影響微乎其微。例如,月球的大小變化不會影響日食的發生。月球的質素也沒有改變,因此地球的潮汐也不會受到影響。

沃特斯表示,人們不必擔心月球的收縮,除非我們計劃移居到那裏。

「這並不是要阻止人們探索月球的南極,」美國國家航空航天博物館地球與行星研究中心的資深科學家沃特斯說。「但這是為了確保人們了解,這並不是一個無害的環境。」

與地球上類似,這些斷層通常與地震活動相關。逆沖斷層可能看起來像幾十米高的墻壁,可以被探測到,但肯定不是山。隨著美國太空總署月球勘測軌域飛行器的高分辨率影像,現在已經在月球上發現了數千個小型逆沖斷層。沃特斯說,它們仍然保留在地表上,沒有被侵蝕掉,這意味著它們一定是年輕的,可能還很活躍。

在定位逆沖斷層的影像中,研究

團隊重新分析了來自阿波羅地震儀的數據。透過一種演算法,他們能夠確定可能導致月震的逆沖斷層。他們發現最大的地震 - 南極附近黎克特制5級的地震 - 與一組可能仍然活躍的斷層相關聯。

「沒有理由認為它們目前處於非活躍狀態,因為我們知道月球仍然很熱,它的內部仍在冷卻,」沃特斯說道。

為了評估潛在的破壞,該團隊對南極地區的地表坡度進行了建模,以確定哪些地區更容易受到地震引發的山體滑坡的影響。他們發現一些斜坡,特別是在永久陰影區域,例如沙克爾頓隕石坑,這是美國太空總署阿爾忒彌斯三號任務的潛在著陸點之一,比其他地區更容易發生山體滑坡。即使是輕微的搖晃也足以引發陡峭墻壁上的山體滑坡。

「雖然這不是大量材料,但它仍然相當重要,你不會想要靠近它,」沃特斯說道。

月震在幾個關鍵方面與地震不同。它們在月球上可能持續更長的時間,有時長達數小時。由於月球的重力較弱,月球上的地震也比地球上的地震強度更大。沃特斯說,即使是輕微的搖晃也會讓你難以站立。

這項研究提供了 「更多的證據表明存在月震,其中一些可能相對較大,」地球物理學家艾倫·哈斯克說,他並未參與該研究。月球的收縮和來自地球的重力的結合「使得這些月震比我們之前想象的更為強烈」。

盡管地震可能很強烈,但並不經常發生。哈斯克的研究估計,整個月球表面平均每 100天發生一次淺層月震。如果地震發生在太空人登陸的地方,那將是非常罕見的。

「如果我們計劃建造一個前哨站來探索甚至居住在月球上,這種危險就變得非常重要了 - 就像在地震多發地區加固建築物一樣,」加州理工學院研究員哈斯克說。「如果我們能像在地球上那樣制定這些地圖,那麽我們就可以避免這種情況。」

然而,並不是每個人都相信這種潛在的危險。在 2022年釋出的一項獨立研究中,得出的結論是這些逆沖斷層引發的淺層月震將比這項新研究描述的要弱。並且這種現象也不會影響月球上的許多區域,包括大多數阿爾忒彌斯三號任務的著陸點候選者。

2022年研究的作者森希爾·庫馬爾表示,盡管有新的研究,但他的「立場保持不變」。事實上,這項新研究提出的是「可能性之一」。

「現在討論阿爾忒彌斯遺址的這種危險情況為時尚早,[這]可能會破壞月球基地,」印度海得拉巴國家地球物理研究所的研究員庫馬爾說道。

他表示,為了準確評估風險,科學界需要更深入地了解當地的實地條件、潛在月震源的特征以及地震波的傳播條件。

獲得這些細節的最佳方法可能是直接前往月球。