新研究揭示了月球內部逐漸冷卻和收縮時產生的月震和斷層
美國國家航空暨太空總署(NASA)資助的一項研究揭示了月球南極存在月震和斷層,對阿耳特彌斯III號任務的著陸點選擇產生了影響。這項研究強調了進一步獲取地震資料對安全探索月球的必要性。
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阿波羅被動地震實驗所記錄的一次最強月震的震央位於月球南極地區。然而,震央的確切位置無法準確確定。利用專門適用於極稀疏地震網路的重定位演算法,在極點附近分佈強烈淺層月震的可能位置雲(洋紅色點和淺藍色多邊形)。藍色方框表示擬議的阿耳特彌斯三號著陸區的位置。小紅線表示葉狀推力斷層疤痕。震央位置雲包括一些葉狀斷層疤痕和許多阿耳特彌斯III著陸區。資料來源:NASA/LROC/ASU/史密森學會
隨著美國國家航空暨太空總署(NASA)繼續透過其阿爾忒彌斯計畫向月球南極地區派遣太空人取得進展,NASA資助的一項研究的數據正在幫助科學家們更好地了解月球的這一戰略要地。
該研究提出的證據表明,在美國宇航局確定為阿耳特彌斯III號(計劃首次載人登月的阿耳特彌斯任務)候選著陸區的一些區域附近和內部,也發現了月球內部逐漸冷卻和收縮時產生的月震和斷層。
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月球勘測軌道器相機(LROC)、窄角照相機(NAC)在月球南極附近拍攝的Wiechert 分葉狀疤痕群(左箭頭所指)的馬賽克照片。一個推力斷層疤痕穿過一個直徑約1 公里(0.6 英里)的退化隕石坑(右箭頭所指)。資料來源:NASA/LRO/LROC/ASU/史密森學會
華盛頓史密森學會的湯姆-沃特斯(Tom Watters)是最近發表在《行星科學雜誌》(Planetary Science Journal)上的一篇研究論文的主要作者,他說:”我們的建模表明,現有斷層上的滑動事件或新的推力斷層的形成有可能導致能夠在南極地區產生強烈地面震動的淺月震。在規劃月球上永久性前哨站的位置和穩定性時,應考慮年輕推力斷層的全球分佈、其活躍的可能性以及因持續的全球收縮而形成新推力斷層的可能性”。”
美國國家航空暨太空總署月球勘測軌道飛行器(LRO)上的月球勘測軌道飛行器照相機偵測到月殼中廣泛分佈著數千條相對較小、較年輕的推力斷層。這些疤痕是懸崖峭壁般的地貌,就像月球表面的小階梯。它們的形成是由於收縮力打破了地殼,並將斷層一側的地殼推向另一側。收縮的原因是月球仍然炙熱的內部冷卻和地球施加的潮汐力,從而導致全球範圍的收縮。
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當月球收縮時,月殼被擠壓在一起,就形成了葉狀疤痕。這導致近地表物質斷裂,形成推力斷層。推力斷層將地殼物質向上抬升,有時甚至會越過鄰近的地殼物質。現有斷層上的滑動事件或新的推力斷層的形成會引發淺層月震,從而造成距離疤痕數十英里(數十公里)以外的強烈地震。資料來源:亞利桑那州立大學/史密森尼學會
斷層的形成伴隨著淺層月震形式的地震活動。阿波羅被動地震網路記錄了這種淺層月震,這是阿波羅太空人部署的一系列地震儀。記錄到的最強烈的淺層月震震位於南極地區。該研究對位於阿耳特彌斯三號候選著陸區de Gerlache Rim 2 內的一個年輕推力斷層疤痕進行了建模,結果表明,該斷層疤痕的形成可能與記錄到的震級較大的月震有關。
研究小組還對月球南極地區表面斜坡的穩定性進行了建模,發現有些地區即使是輕微的地震搖晃也很容易造成碎石滑坡,其中包括一些長期受陰影籠罩的地區。這些地區之所以引人關注,是因為那裡可能有冰等資源。
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圖片顯示了南極地區地表斜坡不穩定的預測區域。模型為一公尺厚(約3.3 英尺)的碎屑岩滑坡。藍點為最不穩定斜坡區域,綠點為中度不穩定斜坡,紅點為最不穩定斜坡。圖片以沙克爾頓環形山和月球南極為中心。藍色方框顯示了擬議的阿耳特彌斯三號著陸區的位置。根據模型預測,沙克爾頓環形山的大部分內壁以及Nobile Rim 1著陸區的部分環形山內壁可能會發生山體滑坡(插圖)。資料來源:NASA/LROC/ASU/史密森學會
“為了更好地了解人類未來在月球上的活動所帶來的地震危害,我們需要新的地震數據,不僅是南極的數據,而且是全球的數據,”該論文的共同作者、美國宇航局馬歇爾太空飛行中心(位於阿拉巴馬州亨茨維爾市)的蕾妮-韋伯(Renee Weber)說。”像即將到來的遠側地震套件這樣的任務將擴展阿波羅期間的測量,並增加我們對全球地震的了解”。
“LRO致力於獲取月球表面的數據,以幫助科學家了解推力斷層等重要特徵,”LRO計畫副科學家、馬裡蘭州格林貝爾特美國宇航局戈達德太空飛行中心的瑪麗亞-班克斯(Maria Banks)說,她是論文的共同作者之一。”這項研究很好地展示了LRO數據被用於協助規劃我們重返月球的多種方式之一。”
編譯來源:ScitechDaily