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May. 19 2019

地質學家也震驚,月球地質可能依然活躍!

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  • 這張由美國航太總署影像所建立的地震震動圖,顯示了與月球表面曼德爾施塔姆懸崖(Mandel’shtam scarp)相關的逆衝斷層上的淺層月震所產生的預期運動PHOTOGRAPH BY UNIVERSITY OF MARYLAND/SMITHSONIAN

  • 根據阿波羅時期放置在月面上儀器所收集到的數據,我們的這顆灰色小衛星可能比過去所想的還要更為活躍。PHOTOGRAPH BY NASA/GSFC/ARIZONA STATE UNIVERSITY

科學家重新檢驗阿波羅(Apollo)時期的月震數據,結果顯示──月球內部可能比我們所想像的還要更為溫暖。

這張由美國航太總署影像所建立的地震震動圖,顯示了與月球表面曼德爾施塔姆懸崖(Mandel’shtam scarp)相關的逆衝斷層上的淺層月震所產生的預期運動PHOTOGRAPH BY UNIVERSITY OF MARYLAND/SMITHSONIAN

在建造遙遠的太空前哨站時,遠離活躍的斷層線通常是個好主意。幸運的是,對計畫居住在月球上的人來說,我們的天然小衛星似乎早就被認定是個地質活動死寂的世界。畢竟,造構活動需要來自內部的熱量,而科學家認為像月亮這樣的岩質小天體,降溫的速度比地球這樣的大天體還要來得更快。

但是現在,科學家重新分析阿波羅時期的數據,結果發現──實際上月球的造構活動比先前所推測的還要更為活躍。

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↑↑↑↑↑101科學教室:月球

在5月13日出版的《自然地球科學》(Nature Geoscience)期刊中,研究人員可能終於找到阿波羅時期地震儀所記錄到神祕月震的震央,而且這些震動似乎起源於稱為斷層崖的懸崖狀特徵。

這篇研究的共同作者──華盛頓特區(Washington, D.C.)史密森尼學會(Smithsonian Institution)的湯瑪士.華特斯(Thomas Watters)表示:「我們認為月球這顆擁有46億年歷史的岩質天體,在內部仍然保存了足夠的熱,並產生了斷層網絡。這樣的想法和傳統觀念背道而馳。」

岩石潮汐

今年夏天就是阿波羅11號取得卓越成就的50週年紀念。在太空競賽期間,比起太空人在月球漫步期間該做些什麼事,美國更在乎的是要搶先蘇聯將太空人送上月球表面並返回地球。

行星科學家雷納.韋伯(Renee Weber)任職於位在阿拉巴馬州亨茨維爾(Huntsville)的美國航太總署(NASA)馬歇爾太空飛行中心(Marshall Space Flight Center),他表示:「我們總是得讓太空人在月球上做些什麼事情才行!」

而最後這些「事情」就是進行科學研究,像是收集大量的地質數據,包括帶回地球的月岩樣本。在其中四次的阿波羅任務中,太空人在他們的著陸點放置了地震儀,這些地震儀在運作的八年內記錄了數千次的深層月震。

韋伯表示,造成月震的成因與我們地球上的地震機制非常不同。月球上的大部分活動,是由於地球對這顆灰色小衛星所施加的引力所造成,基本上這就是相對於月球拉動地球海洋,引起潮汐規律上升及下降的力量。但因為月球上沒有水,因此月球表面會產生變形,從球形延伸變成橢球形,然後再變回原本的球形。

月球上超過攝氏260度的劇烈晝夜溫差,也會引發一些月震活動。有些偵測到的月震甚至是來自人為的影響,因為有時任務控制中心會讓太空船的消耗性零件撞擊月球,以校準地震儀。

但是在記錄到的事件中,有28個似乎起源於月球地殼的上部數公里處,這些事件與地球上規模5.5的地震一樣強大。超過40年來,科學家始終無法找到合理的解釋。

根據阿波羅時期放置在月面上儀器所收集到的數據,我們的這顆灰色小衛星可能比過去所想的還要更為活躍。PHOTOGRAPH BY NASA/GSFC/ARIZONA STATE UNIVERSITY

搜尋地震

華特斯自2009年以來,就一直使用美國航太總署月球勘測軌道飛行器(Lunar Reconnaissance Orbiter)的影像,來定位月球表面成千上萬個懸崖的位置。他可以根據周圍月球物質的新舊程度,來判斷這個地形也許是在不到5000萬年前所形成,「這在地質上來說是相當年輕的,但也不是那麼的年輕,」他這麼說道。

儘管如此,華特斯懷疑懸崖可能是造成淺層月震的地點,但他還需要進一步的證據。由於四個地震儀所測量到的數據品質並不好,阿波羅計畫的儀器只能利用三角測量法,將震動的範圍縮小到大約160公里之內。

因此,研究人員使用了當地球上地震儀的網絡密度較低時,用來確定地震位置的演算法,計算出月震起源的可能網格。在記錄到的28個月震事件中,有八個可能發生在一個懸崖周圍大約29公里的範圍內,而其中六個是在月球離地球最遠的時候發生的,這也是月球表面的潮汐力達到最大的時刻。

為了確認這樣的相關性是否只是隨機產生,研究團隊模擬了1萬次的地震事件,檢驗產生此種模式的頻率。他們發現所有因素以此排列方式發生的機率,大約僅為百分之一。對於華特斯來說,這表示懸崖最有可能是月震的震央所在。

「這表示,實際上月球的地質構造仍然活躍,」華特斯說,「對我來說,這個結果真是了不起。」

懸崖上的景象

但是,研究結果的不確定性,也讓其他科學家認為這還是未定之數。

在加州美國航太總署噴射推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory)研究月震學的塞里.納恩(Ceri Nunn)表示,「他們使用了很多統計學的論述,我認為他們做的很好,但我不會說結果肯定如此,」儘管如此,考慮到原始數據的品質並不理想,她認為研究團隊所確認的震央位置範圍,已經是竭盡目前所能做到最好的程度了。

韋伯和其他科學家正準備提出一項任務,就是要在月球上安裝最新最先進的地震儀網絡,放置的位置可能是在懸崖上,或是靠近懸崖的地方。

與此同時,鑑於世界各國和私營公司對月球探測的興趣日益增加,這樣的發現也為未來的登陸器提供了在月球避免著陸地點的絕佳參考地圖。

 

延伸閱讀:你不知道的月球真相 / 月岩新分析為導致月球誕生的撞擊事件提供直接證據

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