月球遭受出乎意料的撞擊,新的月球重力地圖揭示

Ebb和Flow雙探測器的新測量結果加強了月球起源主流理論的證據

舊金山——美國宇航局(NASA)的兩艘宇宙飛船發現,月球和內太陽系的其他岩石天體遭受了遠比之前認為的更劇烈的遠古撞擊。

美國宇航局(NASA)的Grail雙探測器建立了月球的超精確重力地圖,揭示其地殼幾乎完全被粉碎。研究人員表示,這一驚人發現表明,地球、水星、金星和火星在數十億年前也經歷了類似的撞擊。

Grail首席研究員、麻省理工學院的瑪麗亞·祖伯在12月5日於美國地球物理聯合會秋季年會上舉行的新聞釋出會上表示,這一發現“真正打開了一扇窗,讓我們瞭解所有類地行星表面在早期歷史中是多麼暴力的場所”。


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祖伯補充說,新的結果揭示了月球是如何形成的,並且可能有助於科學家更好地理解今天在火星上可能存在生命的地方,如果生命曾經存在的話。[圖解:Grail探測器如何工作]

編隊飛行

耗資4.96億美元的Grail任務於2011年9月發射,旨在以前所未有的精度繪製月球的重力場。

這對雙探測器,名為Ebb和Flow,以編隊形式繞月飛行,探測因月球山脈、隕石坑和地下質量集中而引起的它們之間距離的微小變化。

Grail團隊利用這些測量資料建立了一張新的月球重力地圖,研究人員表示,這是有史以來為天體生成的同類地圖中解析度最高的。它揭示了一些關於月球的有趣資訊。

首先,月球地殼非常多孔,表明它在很久以前就被無數次撞擊所破壞。地殼也比之前認為的要薄——只有21到27英里(34到43公里),而早期的估計範圍為30到40英里(48到64公里)。

支援大碰撞理論

Ebb和Flow還發現月球表面下有許多大型線性結構,長度可達300英里(480公里)。這些固化岩漿的地下“巖牆”被隕石坑覆蓋,表明它們早於月球的大部分劇烈撞擊。

研究人員表示,只有當月球地殼擴張,為岩漿騰出空間時,巖牆才可能形成。如果月球內部正在升溫和膨脹,就會發生這種情況,正如月球起源的主流理論——大碰撞假說——所預測的那樣。

這種觀點認為,大約45億年前,一個火星大小的天體撞擊了地球,月球是由我們星球被炸入太空的碎片凝聚而成的。

科羅拉多礦業學院的Grail客座科學家傑夫·安德魯斯-漢納說:“從碎片中建造月球的過程應該會導致月球內部較冷,外部較熱的情況。然後自然而然地發生的是,內部將在最初的十億年裡升溫和膨脹。”

安德魯斯-漢納補充說:“這在很久以前就已被理論預測,但在獲得Grail資料之前,一直沒有直接的觀測證據來支援早期月球擴張的時期。”

火星生命在地下深處?

祖伯說,Grail對內太陽系早期暴力歷史的揭示表明,其岩石行星的上地殼高度且深度破裂。

這種裂縫可能為液體提供通道,或許可以解釋一些科學家認為很久以前在火星表面存在過的海洋發生了什麼。

祖伯說:“那個海洋很可能在地下。”

祖伯說:“隨著火星表面多年來逐漸乾涸,這種地下水可能為表面微生物提供了避難所,如果它們曾經存在的話。微生物‘可能已經深入火星地殼深處’。”

Ebb和Flow在五月份結束了它們的主要科學任務,目前正在執行一項將於十二月中旬結束的擴充套件任務。此後不久,它們將被有意撞擊到月球表面;研究人員表示,具體地點和時間仍在制定中。

今天展示的結果來自主要任務。在擴充套件階段,航天器甚至更靠近月球執行——平均高度為14英里(23公里),而不是34英里(55公里)——因此Grail團隊認為重力地圖將會變得更好。

美國宇航局(NASA)噴氣推進實驗室位於加利福尼亞州帕薩迪納的Grail專案科學家兼共同研究員薩米·阿斯馬爾說:“我們期待未來會有更多令人興奮的結果,敬請期待。”

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Mike Wall has been writing for Space.com since 2010. His book about the search for alien life, “Out There,” was published on Nov. 13, 2018. Before becoming a science writer, Michael worked as a herpetologist and wildlife biologist. He has a Ph.D. in evolutionary biology from the University of Sydney, Australia, a bachelor’s degree from the University of Arizona, and a graduate certificate in science writing from the University of California, Santa Cruz.

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