來自《自然》雜誌
當蘇聯探測器月球3號傳回月球背面的首批照片時，它們顯示月球背面比正面明顯佈滿更多隕石坑。相比之下，月球正面的地殼有更多大型、淺盆地。在這些影像首次讓研究人員感到困惑50多年後，今天發表在《科學》雜誌上的一項研究解釋了這些觀測結果。
一些理論認為，月球正面大型盆地的形成是由於小行星撞擊，這些小行星比造成月球背面隕石坑的小行星更大。但最新的研究表明，觀測到的盆地並不能準確反映最初撞擊的大小，因為在太陽系早期歷史中小行星撞擊月球表面時，月球正面較溫暖和柔軟的地殼像黃油一樣融化，產生巨大的熔岩流，填滿了撞擊坑，並將它們變成了盆地。
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為了改進先前對盆地大小和分佈的估計，該研究背後的團隊使用了NASA的重力恢復和內部實驗室任務（GRAIL）的資料，這是兩顆自2011年以來一直在繞月球執行並繪製其引力場強度細微變化的衛星。第一作者、巴黎地球物理研究所的行星科學家卡塔琳娜·米爾科維奇說，盆地的特徵是地殼較薄。該團隊使用GRAIL的重力地圖來尋找這種薄地殼並測量盆地的真實大小。
米爾科維奇說：“我們幾乎完全不必看地形，只需看地殼厚度。”研究人員發現，儘管月球的兩面都有相同總數的撞擊坑，但正面有八個直徑大於320公里的盆地，而背面只有一個。
熱撞擊
米爾科維奇指出，小行星的撞擊應該平等地打擊了兩面。不對稱性可能是由於相對較小的物體在正面超常發揮，比在背面更容易產生盆地。
模擬顯示，如果正面最大的黑暗區域——被稱為風暴洋的火山岩平原——比背面的地殼熱數百攝氏度，那麼那裡的撞擊將產生比背面類似大小物體撞擊產生的盆地大兩倍的盆地（見下方影片）。
更硬和更軟的著陸：這些模擬顯示，小行星撞擊到年輕月球表面的碰撞會在地殼溫度因放射性而升高的區域（右）產生比在正常溫度區域（左）更大的隕石坑。
事實上，大約40億年前，或月球形成後5億年，正面可能比背面更溫暖。研究正面的研究人員已經探測到放射性同位素的存在；馬薩諸塞理工學院劍橋分校的行星科學家、GRAIL的首席研究員瑪麗亞·祖伯解釋說，它們的衰變會加熱岩石。
夏威夷大學檀香山分校的月球科學家傑弗裡·泰勒說，這些發現與觀測結果非常吻合，但對於是什麼導致了正面和背面之間同位素含量驚人的不對稱性，“尚未達成共識”。一種主要的理論認為，富含放射性元素的物質在一個巨大的火山柱中上升，形成了一個岩漿盆地；另一種理論認為，它來自於與直徑約1000公里的姊妹月球的碰撞。
科羅拉多州博爾德市西南研究院的月球科學家威廉·博特克說，這項工作可能導致研究人員重新審視早期太陽系中小行星撞擊的劇烈程度。“這可以用來更準確地推匯出四十億年前小天體種群的樣子。”
本文經《自然》雜誌許可轉載。該文章於2013年11月7日首次發表。