月球上重要的小事:小行星撞击导致月球两极来回位移

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  在过去的42.5亿年中,小行星撞击导致月球的自转轴来回转动了约10度。这样一个小变化,意味着埋藏在月球两极陨石坑中的冰较不受影响,也表示未来的月球探索能持续进行。

  NASA月球探测计划的发现任务:重力回溯及内部结构实验室(Gravity Recovery and Interior Laboratory, GRAIL)提供了十分详尽的月球重力场地图,如此钜细靡遗地让陨石坑清晰可见。这也让麻省理工学院的行星科学家 David Smith想到:「月球上满满的陨石坑,它也代表了重力场的数据分布。何不将其一的陨石坑抹平看看?」Smith的团队从这个想法出发,将直径超过20公里的陨石坑一一挑出并对应GRAIL的重力数据,约有5,200个陨石坑和盆地,按照年份让时间倒转回到未撞击之前的样子。

  单看每个陨石坑的影响是微乎其微的,然而当数量够多时,随着减去一个个陨石坑,发现月球两极慢慢地回到数10亿年前的位置。这些大大小小的陨石坑加起来,几乎相当于月球背面南极艾托肯盆地(直径约2,500公里)造成的重力效应,几乎是月球表面的四分之一。

  如果影响够大时,位于月球极地的陨石坑会被推到阳光照亮的地方。一旦发生,那原先冰藏在火山口底部阴影处的挥发物都会昇华,能留下的冰就更少了,或是几乎没有。由于科学家们欲调查存留在两极的冰,这一项对月球的新认识也影响了未来的月球探索,包括NASA即将进行的载人阿提米丝任务(Artemis mission)。

  该研究团队第一阶段的工作,先关注直径超过200公里的陨石坑,分析结果非常引人注目,是个好的开始,但这不是故事的全部,还有更多工作要进续进行。月球上有很多陨石坑超出了团队现阶段所研究的参数;尽管较小,也会产生影响。此外,月球的地质上并不如现在平静,以前的火山活动也可能改变了它的重力分布。看来每一个环节都很重要。

  NASA戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)的行星科学家 Sander Goossens说:「有一些事情我们还没有考虑到,但我们想提醒的是:人们忽略不计的那些小陨石坑,是有影响力,而且是重要的小事。」

  相关研究已发表在《Planetary Science Journal》上。(编译/台北天文馆潘康娴)

GRAIL所提供的月球重力分布图,可见密密麻麻的陨石坑。
图说:GRAIL所提供的月球重力分布图,可见密密麻麻的陨石坑。

月球极地地形图(左:北极;右:南极)。极点位移路线如黑线所示,白色圆圈标记时间资讯,红色圆圈标记42.5亿年前时极点的位置:80.4°N,0°E和80.4°S,180°E。
图说:月球极地地形图(左:北极;右:南极)。极点位移路线如黑线所示,白色圆圈标记时间资讯,红色圆圈标记42.5亿年前时极点的位置:80.4°N,0°E和80.4°S,180°E。

资料来源:Science Alert

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