火山活動可能導致月球兩極漂移

在月球兩極隕石坑中形成的冰沉積物表明，月球曾經在一個不同的軸上旋轉

一項新的研究表明，月球兩極在漫長的歲月中發生了偏移，這很可能是月球地殼下地質活動的結果。

研究人員表示，這項基於對月球南北極附近水冰分佈的分析得出的發現，揭示了月球的結構和演化，併為瞭解地球上的水從何而來提供了線索。

“月球兩極的冰記錄了月球的內部演化，這似乎很瘋狂——那是你最不可能想到的地方，”該研究的主要作者，亞利桑那州圖森市行星科學研究所和達拉斯南方衛理公會大學的馬特·西格勒說。[影片：月球軸在10億年間偏移了6度]

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“此外，這意味著冰必須非常古老，因此可能記錄了古代冰輸送到內太陽系的過程，”西格勒透過電子郵件告訴 Space.com。

過去幾十年中，各種航天器進行的觀測表明，月球在兩極附近的永久陰影隕石坑中蘊藏著大量水冰，這些隕石坑是太陽系中最寒冷的地區之一。

西格勒和他的同事研究了其中兩個探測器進行的測量：NASA 先鋒性的月球探勘者號 (LP) 航天器，它從 1998 年 1 月到 1999 年 7 月環繞月球飛行，以及該機構仍在執行的月球勘測軌道飛行器 (LRO)。

軌道飛行器的資料顯示，正如預期的那樣，兩極都有冰沉積物。但也有一個驚喜：每個極點附近都存在一大片冰，位置偏離真極 5.5 度。此外，這些“位移”沉積物的位置使得穿過月球中心的直線可以將它們連線起來。

西格勒和他的團隊對這一發現做出瞭解釋，他們在今天的《自然》雜誌網路版（3 月 23 日）上報告了這一發現：月球的自轉軸在漫長的歲月中偏移了 5.5 度，偏移的冰層標誌著“古極”。

西格勒說，模型工作表明，這些古極在大約 30 億年前是實際的極點。

“模型只是模型，因此您可以使遷移發生在 15 億至 45 億年前之間的任何時間，具體取決於您如何調整引數（例如月球地殼過去的剛度），但最有可能是在大約 30 億年前，”他說。

研究人員認為，月球兩極隨後在大約 10 億年的過程中偏移了約 125 英里（200 公里）——速度為每 126 年 1 英寸（2.5 釐米）。

“這是一個非常令人驚訝的發現。我們傾向於認為天體一直是我們所看到的樣子，但在這種情況下，我們如此熟悉的面孔——月球上的人——發生了變化，”西格勒在一份宣告中說。“這就像地球的軸從南極洲遷移到澳大利亞一樣。隨著極點的移動，月球上的人對地球嗤之以鼻。”

研究人員表示，“極地漂移”最可能的驅動因素是月球內部質量分佈的轉移。

加州大學聖克魯茲分校的伊恩·加里克-貝瑟爾在《自然》雜誌同一期發表的“新聞與觀點”文章中解釋說：“如果行星的內部質量分佈發生變化，行星就會改變其方向。高密度物質團塊傾向於靠近赤道，以最大限度地減少行星的自旋能量。”

加里克-貝瑟爾補充說：“如果一大堆鉛塊突然出現在紐約，由於行星的重新定向，該城市的緯度最終會向南移動一點。反之亦然——如果紐約的密度突然降低，它就會向北移動。”

西格勒和他的團隊認為他們已經弄清楚了月球上這種質量轉移發生在哪裡。他們的工作指向月球近地面的風暴洋克里普陸塊 (PKT) 區域，該區域在很久以前曾是火山活動區。大約 35 億年前，PKT 地區的火山活動開始加熱那裡的地幔，形成“低密度熱異常”——熱岩石比冷岩石密度低——這導致了極移，人們這樣認為。

西格勒在宣告中說：“這個巨大的熱地幔團塊比其他地方的冷地幔輕。質量的這種變化導致風暴洋——以及整個月球——移動。”

研究團隊成員認為，極地冰早於月球軸移，這表明該物質確實非常古老。因此，新的研究結果可能有助於科學家更好地掌握地球上水的起源。

西格勒在宣告中說：“冰可能是來自為地球提供原始水的同一來源的時間膠囊。這是我們在地球上沒有的記錄。地球已經多次改造自身，這裡沒有任何古老的東西留下。來自月球的古老冰可以為這個深奧的謎團提供答案。”

加里克-貝瑟爾說，如果西格勒和他的同事提出的解釋是正確的，那麼就會提出一個新的問題。

他寫道：“月球的火山活動在 30 億年前基本停止，這意味著自那時以來，PKT 可能一直在變冷和變稠，而不是變熱。因此，在此期間極地漂移的方向與產生冰古極的漂移方向相反。”

因此，研究人員表示，研究人員尚未完全瞭解“真極移”(TPW) 或驅動它的機制。事實上，西格勒和他的團隊強調，需要做更多的工作才能實現這一目標。

研究人員在他們的《自然》雜誌論文中寫道：“原位測量、樣本返回和高解析度軌道地球化學測量可以區分合理的 TPW 情景。”