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月亮不僅在萎縮,而且還在地震!

8月
15
2019

2019年8月15日00時 今日科學 博科園

博科園

美國宇航局月球勘測軌道飛行器(LRO) 2010年的一項圖像分析發現,月球內部冷卻時像葡萄乾一樣收縮,在月球表面留下了數千個被稱為推力斷層的懸崖。現在一項新的分析表明,月球今天仍然在收縮,並沿著這些逆沖斷層積極地製造月球地震。包括馬里蘭大學地質學助理教授尼古拉斯·施梅爾(Nicholas

Schmerr)在內的一組研究人員設計了一種新算法,用於重新分析美國宇航局(NASA)在上世紀六七十年代阿波羅(Apollo)任務中放置的儀器地震數據。

分析為1969年至1977年記錄的28次月球地震提供了更準確的震中位置數據。然後,研究小組將這些位置數據疊加到推力斷層的LRO圖像上。根據地震與逆沖斷層的距離,研究人員發現,至少有8次地震是由真正的構造活動(地殼板塊的運動)沿著逆沖斷層發生,而不是由小行星撞擊或月球內部深處的隆隆聲引起。

雖然阿波羅儀器在1977年退役前不久記錄了它們的最後一次地震,但研究人員認為,直到今天,月球可能仍在經歷地震。其這項研究論文,由Schmerr合著,並於2019年5月13日發表在《自然地球科學》上。

發現阿波羅數據中記錄的許多地震都發生在離LRO圖像中斷層非常近的地方。LRO圖像還顯示了地質上最近斷層運動的物理證據,比如滑坡和滾落的巨石。很可能這些斷層今天仍然活躍。除了地球,很少能在其他地方看到活躍的構造,所以想到這些斷層可能仍然在引發月震,是非常令人興奮的。在阿波羅11號、12號、14號、15號和16號任務中,太空人在月球表面放置了5個地震儀。阿波羅11號地震儀只工作了3周,但其餘4台儀器記錄了1969年至1977年間發生的28次淺層月震。

(圖示)這個突出的推力斷層是美國宇航局月球勘測軌道飛行器(LRO)在月球上發現的數千個斷層之一。從月球表面看,這些斷層就像小階梯狀的懸崖或陡坡。當月球內部冷卻和收縮時,月球外殼的一個部分(指向左邊的箭頭)被推到相鄰的部分(指向右邊的箭頭)上,形成陡坡。新研究表明,這些斷層在今天仍然活躍。圖片:LROC NAC frame M190844037LR; NASA/GSFC/Arizona

State University/Smithsonian

利用新算法修正後的位置估計,研究人員發現,28次淺層地震中的8次震中距離LRO圖像中可見的斷層不到19英里。這足以讓研究小組得出結論,這些斷層可能導致了地震。Schmerr領導了一項工作,即根據逆沖斷層的大小,根據預測最強烈震動應該發生在哪裡的模型,繪製出「震動圖」。研究人員還發現,在這8次地震中,有6次發生在月球處於或接近其最高點時,也就是月球軌道上離地球最遠的點。這是由於地球引力所產生的額外潮汐壓力導致月球地殼總應力達到峰值的地方。

這使得沿著逆沖斷層滑動的可能性更大。這篇研究論文的主要作者、華盛頓史密森學會地球與行星研究中心(Center for Earth and Planetary Studies at the Smithsonian Institution)的資深科學家托馬斯·瓦特斯(Thomas Watters)說:

我們認為,很有可能這8次地震是由於斷層滑動造成,當月球地殼受到全球收縮和潮汐力的擠壓時,壓力就會累積起來,這表明阿波羅地震儀記錄了月球的收縮,而月球在構造上仍然活躍。就像葡萄乾後變成葡萄乾一樣,月球在內部冷卻和收縮時也會產生褶皺。

然而,與葡萄柔韌的表皮不同的是,月球的外殼很脆,當內部收縮時,會導致其斷裂。這種斷裂導致逆沖斷層,其中一段地殼被推到相鄰的一段之上。從月球表面看,這些斷層像小階梯狀的懸崖或陡坡;每一個大約有幾十碼高,幾英里長。自2009年開始運行以來,LRO已經拍攝了3500多個月球斷層崖的圖像。其中一些圖像顯示,斷層崖或附近地形上相對明亮的斜坡底部有滑坡或巨石。由於風化作用使月球表面的物質逐漸變暗,較亮的區域表示剛被月球地震等事件暴露的區域。

LRO的其他斷層圖像顯示,從博爾德瀑布的新軌跡,表明地震使這些巨石滾下懸崖斜坡。就地質時間而言,由於微流星體對月球的持續「降雨」,這樣的軌跡將相對較快地消失。由於近十年的LRO圖像已經可用,未來幾年還會有更多,研究小組希望比較不同時期特定斷層區域的圖片,以尋找最近月球地震的新證據。這些發現強調了我們需要重返月球,從阿波羅任務中學到了很多,但它們只是觸及了表面。有了一個更大的現代地震儀網絡,我們就可以在了解月球地質方面取得巨大進步。這為未來的登月任務提供了一些非常有希望而唾手可得的成果。

博科園|研究/來自:馬里蘭大學

參考期刊《Nature Geoscience》

DOI: 10.1038/s41561-019-0362-2

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