最新研究:月震导致月球表面像葡萄干一样收缩

摘要:

2010年,美国宇航局月球勘测轨道器(LRO)图像分析显示,随着月球内部逐渐降温,月球表面像葡萄干一样收缩,残留数千个被称为“逆冲断层”的悬崖。目前最新分析表明,月球可能仍然继续收缩,沿着逆冲断层活跃产生月震。

马里兰大学地质学助理教授尼古拉斯·施梅尔(Nicholas Schmerr)在内的一支研究小组,设计了一种新算法重新分析上世纪60-70年代阿波罗任务放置在月球表面的地震仪勘测的地震数据,他们的分析工作为1969-1977年之间记录的28次月震事件提供了更准备的震中位置数据。

之后研究小组将这些位置数据叠加在逆冲断层的LRO图像数据上,基于火震与逆冲断层的距离,研究人员发现,至少有8次火震可能是由真正的构造活动——地壳板块运动,沿着逆冲断层发生的,而不是由于小行星碰撞或者月球内部深处隆隆声引起的。

虽然阿波罗仪器在1977年退役之前记录了最后一次月震,但是研究人员认为,直到现今月球仍可能经历着月震。一篇由施梅尔合著的研究报告于2019年5月13日发表在《自然地球科学》杂志上。


阿波罗任务记录了1967-1977年之间发生的28次浅层月震。这些月震在地球上相当于2-5级地震。

施梅尔说:“我们发现阿波罗勘测数据中记录的许多月震都发生在LRO图像中距离逆冲断层很近的区域。”他还指出,LRO图像还显示地质结构上近期断层运动的物理证据,例如:滑坡和滚落的巨石。很可能这些断层仍然活跃,除了地球,你很少能在其他地方看到活跃的地质构造,因此想到这些断层仍可能引发月震,是非常令人兴奋的事情。

在阿波罗任务期间,宇航员在月球上放置了许多不同科学仪器,其中包括阿波罗11号、12号、14号、15号和16号任务期间放置的5个地震仪。阿波罗11号地震仪只工作了3周,但其余4台仪器记录了1967-1977年之间发生的28次浅层月震。这些月震在地球上相当于2-5级地震。

利用最新算法修正后的评估位置,研究人员发现,在这28次浅层月震中,有8次震中距离LRO图像中可见的逆冲断层不足30.5公里。这足以让研究小组得出结论——逆冲断层可能导致月震。施梅尔基于逆冲断层的大小,从计算机模型中绘制出“月震图”,从而预测最强烈的震动会发生在哪里?

同时,研究人员还发现在8次月震中,有6次发生在月球接近或者处于远地点,这是月球轨道最远离地球的位置。地球引力产生的额外潮汐压力导致月球地壳的总应力达到峰值,使其很有可能沿着逆冲断层滑动。

研究报告作者、美国史密森学会地球和行星研究中心的托马斯·瓦特斯(Thomas Watters)说:“我们认为,当月壳被全球收缩和潮汐引力压缩时,极有可能产生这8次月震,并产生逆冲断层滑坡。这项研究与阿波罗地震仪记录的月球缩小、仍处于地质活跃性的现象相符。”

就像葡萄脱水变成葡萄干一样,当月球内部降温和收缩,月球表面也会产生褶皱。然而,与葡萄干柔韧表皮不同的是,月球外壳很薄、很脆,当内部收缩时,会导致其断裂。逆冲断层出现断裂会使地壳部分推至相邻部位,从月球表面上看,这种断层像小阶梯状的悬崖或者陡坡,每一个大约有几十米高,几公里长。

自LRO探测器2009年开始运行以来,现已拍摄了3500多张月球断层崖照片。其中一些照片显示,附近地形或者断层崖斜坡相对明亮的底部有滑坡或者巨石。由于风化作用使月球表面的物质逐渐变暗,较亮区域呈现的是月震等事件之后暴露出的地质结构。

其它LRO断层图像表明斜坡有巨石滚落的最新证据,就地质时间而言,由于微流星雨持续碰撞月球,近10年以来的LRO图像都可用于分析月震,未来几年的图像数据能更进一步证实月震现象。

施梅尔说:“对我而言,这些最新发现突出了我们需要重返月球,我们从阿波罗任务中掌握了许多月球信息,但这些只触及表面,通过一个更大的现代地震仪网络系统,我们可以在月球地质研究领域获得较大进步。这对未来登月任务提供一些重要数据。”目前,这篇最新研究报告发表在5月13日出版的《自然地球科学》杂志上。

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