科學家提出為何月球表面存在不對稱性的新解釋


月球目前仍有很多我們不了解的地方,最大的謎團之一就是為何它的地貌在面向地球這一面和遠離地球那一面是如此顯著不同。最近的一項研究指出,月球的不對稱性可歸因於放射性元素的不對稱分布。

月亮受到潮汐鎖定,意味著靠近地球的這一面始終面向地球。當抬頭看月亮時,會看到它上面覆蓋著深色斑點被稱為月海的地方,它的成因為早期月球內部火山活動所形成的深色玄武岩平原。而在遠離地球的月球背面則是另一番景象。首先,地殼較厚,與近地球這面的成分不同。表面也更加蒼白,很少有深色玄武岩的月海,以及佈滿了更多隕石坑。可能的解釋為,正面的玄武岩流覆蓋了大量的月球隕石坑,但為什麼正面的火山活動比背面更多,一直是科學家想解决的一大謎團。

從地球化學角度來看,月球正面還有一些奇特的地方,叫做風暴洋克里普地體(Procellarum KREEP Terrane)。克里普礦物(KREEP)這個字的建構來自字母K(鉀的原子符號)、REE(稀土元素)和P(磷的原子符號),意謂特殊元素含量異常豐富,還含有鈾和釷等放射性元素,它們的放射性衰變會產生熱量。

事實上,月球內部的熱模擬顯示,鉀、釷和鈾的放射性衰變可能在數十億年內對月球正面提供了熱源。因此,一個科學家團隊進行實驗分析,以評估克里普礦物對月球岩石的影響。將合成的克里普礦物成分與月球模擬物以5%,10%,15%,25%和50%的克里普礦物濃度混合,然後將它們保存在溫度攝氏1,175到1,300度四到八天。

結果發現,混合物中合成克里普礦物降低了模擬物的熔點,比沒有克里普礦物的對照實驗產生的熔融物高出二到十三倍,而且這不包括放射性衰變產生的熱量。若考慮放射性熱源則有助於月球正面的火山活動,導致我們今天看到的月海地區。

至於克里普礦物是從哪裡來的?目前仍然不知道確切的機制,但這可能是月球形成的結果。若能進一步了解風暴洋克里普地體的形成過程,則有助於更加了解月球早期的歷史。

【圖:美國太空總署;文:節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2020年3月30日出版的《自然-地球科學》期刊

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