發現月球正在冷卻收縮的地質證據

49太歲

　　月球形成過程中曾遭逢大量小行星或隕石撞擊，再加上內部放射性元素的衰變，使得月球被加熱。但這些加熱因子減少之後，月球隨之逐漸冷卻，科學家長久以來一直認為月球體積應該會在冷卻過程中縮小才對，尤其是在比較早期的時候。美國史密松恩航空與太空博物館（Smithsonian's National Air and Space Museum）Thomas Watters等人分析美國航太總署（NASA）月球勘測軌道衛星（Lunar Reconnaissance Orbiter，LRO）的影像，發現月球地殼有許多新發現的懸崖或峭壁（cliff），顯示近期內月球曾經歷收縮的過程，估計大約已收縮了90公尺左右，而且很可能還在持續收縮中。這個發現對瞭解月球近期地質活動與構造演化、甚至整個太陽系的演化提供了很重要的線索。

　　Watters等人估計這些所謂的「瓣狀陡坡（lobate scarp，或「葉狀懸崖」）」的波浪狀地形大約是在10億年前形成的，有些甚至更年輕，可能僅數億年而已，與月球年齡約45億年的地質年齡相比，算是比較近期的。此外。這些瓣狀陡坡的規模都相當小，最大的僅約90公尺高、數公里長，但常會穿越小隕坑，由此可知這些應該是月表上最年輕的地質特徵之一。這是因為時至今日，月表仍時常被隕石撞擊，直徑約在1200公尺以下的小隕坑常會被另一次撞擊給掩蓋掉，所以沒辦法持續太久；而這些瓣狀陡坡竟能穿越這些小隕坑，顯示它們比這些小隕坑更年輕。

　　瓣狀陡坡是阿波羅任務期間， 經由阿波羅15、16、17號太空船上的高解析全景相機（Panoramic Camera）影像發現的。不過這幾次任務主要在月球赤道上空環繞，僅能拍攝到約20％的月表，科學家無法確定這種地形是否為區域性活動或是遍佈全月面。直到利用LRO影像，Watters等人又多發現了14道新的瓣狀陡坡，其中7道是在緯度60度以上的高緯地區。這證明瓣狀陡坡是遍及全月球的特徵，而月球正在收縮是最可能造成這種全球性地形的方式。

　　當月球收縮時，月球的地函和地殼必須被迫反應，迫使地殼破裂而使其中一塊地殼跌在另一塊之上時，便形成逆斷層（thrust fault）。許多峭壁陡坡都具有半圓形或瓣狀外觀，因此才會稱為「瓣狀陡坡」。科學家不確定為何會形成這種形狀，不過推測很可能是因為月壤（regolith）擠壓斷層而造成的。

　　除了月球之外，其實太陽系其他星球上也曾發現瓣狀陡坡，例如水星，而且水星上的瓣狀陡坡規模更大，高達1～2公里且長達數百公里，其規模如此巨大，讓科學家相信水星形成之初應該是處在完全熔融狀態；因為在冷卻過程中，完全熔融的天體，會比部分熔融、核心很小的天體的收縮程度還大。月球體積約為水星的1/3，但月球上的瓣狀陡坡比水星的小很多，所以顯然月球收縮的程度不如水星。

　　由於這些峭壁陡坡相當年輕，月球至今必定還在冷卻收縮中。阿波羅任務期間放置在月表的地震儀不時記錄到月震發生。絕大部分月震來自隕石撞擊、地球重力作用、日夜溫差等，但應該有一小部分月震是月球收縮造成的。Watters等人打算比較阿波羅全景相機和LRO的瓣狀陡坡影像，看看在過去幾十年間，這些瓣狀陡坡有無改變過。

　　此外，雖然地球重力沒有強到足以在月表製造瓣狀陡坡，不過可能會影響這些陡坡的走向。Watters等人希望未來能取得更多LRO高解析影像以尋找更多瓣狀陡坡，並確認這些瓣狀陡坡是否有因地球重力造成的特定走向。


《 本帖最後由 49太歲 於 2011-2-10 13:45 編輯 》