“雙面”月球的解釋：古代巨大的撞擊與月球正面和背面的差異有關

現在，研究人員對月球的兩面性有了一個新的解釋--這與數十億年前月球南極附近的一次巨大撞擊有關。

發表在《科學進展》雜志上的一項新研究表明，形成月球巨大的南極-艾特肯（SPA）盆地的撞擊會產生大量的熱流，在月球內部傳播。這股熱流會將某些物質--一套稀土和產熱元素--帶到月球的正面。這種元素的集中將有助于形成正面火山平原的火山活動。

“我們知道，像形成SPA的那種大撞擊會產生大量的熱量，”布朗大學的博士生、該研究的主要作者Matt Jones說。“問題是這種熱量是如何影響月球的內部動力學的。我們所展示的是，在SPA形成時的任何合理條件下，它最終將這些產熱元素集中在正面。我們預計，這有助于地幔熔化，產生我們在表面看到的熔巖流。”

這項研究是 Jones和他的導師、布朗大學副教授Alexander Evans，以及來自普渡大學、亞利桑那州月球與行星科學實驗室、斯坦福大學和美國宇航局噴氣推進實驗室的研究人員之間的合作。

月球正面和背面的差異最早是在20世紀60年代由蘇聯的月球任務和美國的阿波羅計劃揭示的。雖然火山沉積物的差異是顯而易見的，但未來的任務也將揭示出地球化學成分的差異。近處有一個被稱為Procellarum KREEP terrane（PKT）的成分異常點--鉀（K）、稀土元素（REE）、磷（P）以及釷等產熱元素的集中。KREEP似乎集中在風暴洋（Oceanus Procellarum）及其周圍，這是最大的月球正面火山平原，但在月球的其他地方卻很稀少。

一些科學家已經懷疑PKT和正面熔巖流之間有聯系，但是為什么那些元素集中在正面的問題仍然存在。這項新研究提供了一個解釋，它與南極-艾特肯盆地有關，這是太陽系中已知的第二大撞擊坑。

為了這項研究，研究人員進行了計算機模擬，模擬巨大的撞擊所產生的熱量將如何改變月球內部的對流模式，以及這可能如何重新分配月球地幔中的KREEP材料。KREEP被認為代表了月球形成后最后凝固的地幔部分。因此，它可能形成最外層的地幔，就在月球地殼之下。月球內部的模型表明，它應該或多或少地均勻地分布在表面之下。但是這個新的模型顯示，這種均勻的分布會被SPA撞擊產生的熱羽擾亂。

根據該模型，KREEP材料會像沖浪者一樣，乘著從SPA撞擊區發出的熱浪。隨著熱羽在月球地殼下的擴散，這些材料最終被大量地送到了正面。研究小組對一些不同的撞擊情況進行了模擬。雖然每一種情況都產生了不同的熱量模式，并在不同程度上調動了KREEP，但所有的情況都在正面產生了KREEP的集中，與PKT異常現象一致。

研究人員說，這項工作為月球最持久的謎團之一提供了一個可靠的解釋。

Jones說：“PKT是如何形成的，可以說是月球科學中最重要的開放性問題。而南極-艾特肯撞擊是月球歷史上最重要的事件之一。這項工作將這兩件事結合在一起，我認為我們的結果真的很令人興奮。”