月球重要小事:小行星撞击导致月球两极来回位移

42.5亿年里,小行星撞击导致月球自转轴来回转动约10度。这样小变化代表藏在月球两极陨石坑的冰较不受影响,也表示未来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)提供十分详尽的月球重力场地图,巨细无遗让陨石坑清晰可见,让麻省理工学院行星科学家David Smith想到:“月球满满的陨石坑,代表重力场数据分布。何不将之一陨石坑抹平看看?”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重力数据,约5,200个陨石坑和盆地,照年份让时间倒转回到未撞击的样子。

单看每个陨石坑的影响微乎其微,然当数量够多,减去一个个陨石坑,发现月球两极慢慢回到数十亿年前的位置。这些大大小小陨石坑加起来,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,几乎是月球表面四分之一。

如果影响够大,位于月球极地的陨石坑会推到阳光照亮的地方。若发生,原先冰藏火山口底部阴影处的挥发物都会升华,留下的冰就更少,或几乎没有。由于科学家欲调查存留两极的冰,对月球的新认识也影响未来月球探索,如NASA即将进行的载人阿提米丝任务(Artemis mission)。

团队第一阶段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,是个好开始,但不是故事的全部,还有更多工作要进行。月球有很多陨石坑超出团队现阶段研究参数;尽管较小,也会产生影响。此外,月球地质并不如现在平静,以前火山活动也可能改变重力分布。看来每个环节都很重要。

NASA戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)行星科学家Sander Goossens说:“有些事情我们还没有考虑到,但想提醒:人们忽略不计的小陨石坑,是有影响力且重要的小事。”

研究发布于《Planetary Science Journal》。

GRAIL月球重力分布图,可见密密麻麻陨石坑。(Source:Vishnu Viswanathan)

月球极地地形图(左为北极,右为南极)。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。(Source:Planetary Science Journal)

(首图来源:NASA)