月球表面最大的隕石坑揭露月球兩面不同的真相


一個覆蓋了將近四分之一月球表面積的隕石坑,揭露了月球這顆衛星形成的新訊息。科學家利用放射性元素釷(Thorium),針對南極-艾特肯盆地(South Pole–Aitken basin)撞擊產生的物質進行分析後,能夠推演月球地幔及地殼發展的時間線,這項結果對於理解月球的形成和演化有重要的意義。

月球上的南極-艾特肯盆地放在太陽系之最裡也相當突出,它的直徑約2,550公里,深達8.2公里,是太陽系中前幾名的隕石坑。它在大約四十三億年前的一次劇烈撞擊下產生,當時的月球依然非常炎熱,可塑性也極強,該次的撞擊會從月球表面下挖出大量物質。

我們都知道月球以同一面面對著地球,這使得研究位於月球另一側的隕石坑並不容易,現在科學家針對該次撞擊進行模擬,發現噴出物應該落在月球表面與釷沉積物相對應的位置。面對著地球的這一面,布滿了黑斑,這些稱為月海的結構,實際上是月球遠古火山或熔岩活動所形成的黑色玄武岩平原;相較之下,背對地球的那一面,顏色要淺得多,月球背面的地殼也更厚。

科學家檢測到的大部分釷都出現在近的這一側,所以它的這種分佈通常解釋為與兩側的差異有關,但對於南極-艾特肯隕石坑的分析後,似乎又是另一個故事。

月球上的釷是在熔融時期沉積下來的,此時約為四十五億至四十四億年前,月球被熔融狀態的岩石所覆蓋,但也逐漸冷卻和凝固,這個過程中,密度較大的礦物會下沉到更深處成為地幔,較輕的則會浮上頂部形成地殼。而釷不容易與其它礦物互融,它就像一層油一樣被夾在兩個熔融層之間,過一段時間才會漸漸向地核下沉,而此時,一顆極大的隕石撞擊月球時,挖出了大量的釷層,濺遍了月球近地球的一側。

該隕石也撞擊並融化了更深的岩石,而更深層的岩石不含釷,因此兩側的表面物質似乎有很大的不同,研究人員最近在該撞擊坑中找到了幾處原始的釷礦床,期望成為未來探月任務中需要拜訪的重要地點。

【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12月8日的《地球物理研究:行星》期刊

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