月球重力分布不均的原因

2021-02-15 飛碟探索雜誌

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美國航空航天局的重力復原內部實驗室任務(簡稱GRAIL任務)發現了使月球重力分布不均的那些廣袤區域的成因,重力分布不均會影響環月飛行器的運行。

得益於GRAIL任務的發現,將來飛行器在其他星體執行任務時將能夠更精確地航行。9個月以來,GRAIL任務中的這對飛行器對月球的構造和組成進行了前所未有的細緻研究。

他們發現了被稱為質量濃密帶(mascons)的廣袤,密集的地區,這些地區以引力強大著稱。質量濃密帶隱藏在月球表面,一般的光學相機是無法發現的。

參與GRAIL任務的科學家通過任務獲得的重力數據,大型小行星撞擊的複雜電腦模型以及有關撞擊坑地質演變的已知細節,綜合分析發現了質量濃密帶。

通過GRAIL任務的數據,我們可以確定月球的質量濃密帶是在遠古時代大型小行星或彗星撞擊的月亮時形成的,那時的月球內部的溫度要比現在高很多。傑伊·麥勒斯說道,他來自印第安納州的西拉斐特的普度大學,我們認為GRAIL任務的數據展示了月球的輕質地殼和密質地幔連同巨大衝擊的影響共同造成了密度異常的獨特模式,也就是質量濃密帶。

自從1968年位於加利福尼亞的帕薩迪納的美國航空航天局噴氣推進實驗室的一個團隊發現質量濃密帶這一現象後,它就一直是行星科學界的一個謎。研究者一般認為質量密集帶是由數十億年前的遠古撞擊形成的。但是,直到現在,研究者還不確定到底有多少看不到的多餘質量是由於熔巖填入撞擊坑以及富含鐵的地幔湧到地殼造成的。

在月球的重力場地圖上,質量濃密帶是以目標圖案的方式出現的。靶心能產生多餘重力,周圍有一個負重力環。這個環圍繞靶心的那側和內環有重力盈餘。這種模式是由於撞擊坑的開放,塌陷以及隨後的冷卻造成的。質量濃密帶靶心的重力和引力的增加是月球物質由於很久前小行星撞擊的熱量融化造成的。

「了解了質量濃密帶後,意味著我們最終可以弄清楚巨大撞擊造成的地質結果,」麥勒斯說道:「在遠古時代,我們地球也遭受了相似的撞擊,了解質量濃密帶可以告訴我們關於遠古地球更多的信息,這些信息也許關於大陸板塊什麼時候開始漂移,以及是什麼造就了最初的礦床。」

關於月球濃密帶的新知識也有望對地球以及離我們最近的天體的行星地質學帶來極大的影響。 「質量濃密帶也被認為與火星和水星撞擊盆地有關。」劍橋的麻省理工學院的瑪利亞.朱波說道:「通過了解這些信息,我們可以知道那些巨大的撞擊是怎樣被早期的行星的地殼修飾的。」

2011年9月發射的這兩個探測器,GRAIL A和GRAL B這兩個探測器被重新命名為「退潮」和「漲潮」。它們在距月球兩極55千米的高度以接近環形軌道運行到2012年12月。這兩個探測器的距離隨著它們在高重力區和低重力區飛行發生輕微改變,這些重力差異是由高山、撞擊坑以及藏在月球表面的物質團造成的。

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