直接撞击？新研究重新定义月球的最大陨石坑

长期以来，科学家们一直认为南极-艾特肯盆地是由浅角度撞击形成的，但新的研究表明并非如此。一项利用美国国家航空航天局（NASA）月球勘测轨道器数据进行的研究发现了更直接撞击的证据，撞击形成的陨石坑更圆，月球深处的物质分布得更均匀。

下图所示同一地形模型的近景。 这是一个基于真实世界数据的合成视图，称为"彩色阴影"，即高程数据经过颜色编码（蓝色为低，红色为高），并覆盖在一个从右侧人工照射的表面上。 由于月球两极周围的照明条件非常具有挑战性，总是会造成很长的阴影，因此这种合成视图非常适合用来表达月球表面的形状。 该视图的底边宽约 700 千米，沿南极艾特肯盆地的南缘望去，白色箭头标出了可能是盆地边缘残余的一些地块。 其中一些山丘高出周围环境 10 多公里，超过了地球上最高的山脉。 白色虚线椭圆勾勒出阿耳忒弥斯探索区，该区域包含美国宇航局目前考虑的所有候选地点，用于未来载人着陆，将第一位女性和第一位有色人种送上月球。 图片来源：马里兰大学汉内斯-伯恩哈德特

这一发现可能会对美国宇航局的阿耳特弥斯（Artemis）任务产生重大影响，因为宇航员可能会接触到地幔材料，而这些材料可能会揭示月球起源和早期太阳系的秘密。

南极-艾特肯盆地是月球上已知最大、最古老的陨石坑，是一个可追溯到 40 亿年前的巨大撞击点。 这个古老的地质疤痕就像一个时间胶囊，保存着月球早期历史的线索。

多年来，科学家们一直认为这个盆地的形状像一个椭圆或椭圆形，这表明它是由一个物体以一个浅角度撞击月球而形成的，就像石头在水面上跳跃一样。 根据这一理论，只有极少的撞击碎片会扩散到月球南极，也就是NASA即将进行的Artemis任务的计划着陆点。

然而，马里兰大学领导的一项发表在《地球与行星科学通讯》上的新研究对这一观点提出了质疑。 研究表明，撞击要比之前想象的更直接，形成的陨石坑也更圆。 这一发现重塑了我们对月球形成的认识，并可能对美国宇航局未来的任务产生重大影响。

"由于南极-艾特肯盆地非常巨大，对其进行整体研究具有挑战性，这也是科学家们仍在努力了解其形状和大小的原因。 此外，自盆地最初形成以来已经过去了 40 亿年，许多其他撞击掩盖了它的原始面貌，"该研究的第一作者、UMD 地质系助理研究科学家 Hannes Bernhardt 解释说。"我们的工作挑战了关于这一巨大撞击是如何发生和分布物质的许多现有观点，但我们现在离更好地了解月球的早期历史和随时间演变又近了一步。"

根据美国国家航空航天局月球勘测轨道器和日本宇宙航空研究开发机构"輝夜姬"号收集的数据，使用从紫色（低）到红色（高）的颜色标度制作的月球地形模型。 这是一个全球视图，显示了月球上最大、最古老的撞击坑--南极-艾特肯盆地（SPA）的全貌。 为便于了解地理背景，字母标注了其附近的其他大陨石坑： K - 科罗廖夫，A - 阿波罗，I - 英吉利海，O - 东方海，Po - 波恩卡莱，P - 普朗克，S - 薛定谔，M-R - 门德尔-雷德贝格。 三角形标示的是 SPA 周围的山丘。 根据它们的形态和位置，这些地块被分为不太可能或可能是 SPA 环结构的残余物（分别为黑色和白色），以及相对完整的外环（紫色）或内环（粉色）部分。图片来源：马里兰大学汉内斯-伯恩哈特（Hannes Bernhardt）。

伯恩哈德特和他的团队利用美国宇航局月球勘测轨道器提供的高分辨率数据，开发出一种创新方法来了解南极-艾特肯盆地的复杂结构。 他们确定并分析了散布在盆地周围的 200 多座山体，研究小组怀疑这些地质特征是原始撞击的古老遗迹。 从这些山形地貌的分布和形状来看，研究小组意识到，撞击应该形成了一个更加圆形的陨石坑，大量行星形成物质从这个陨石坑散布到月球表面，包括南极地区。

伯恩哈特说："一个更圆、更圆的形状表明，一个物体以一个更垂直的角度撞击月球表面，可能类似于把一块石头直接扔到地面上。这种圆形撞击意味着，撞击产生的碎片在其周围的分布比最初想象的更加均匀，这意味着阿耳特弥斯号宇航员或南极地区的机器人可能能够仔细研究来自月球地幔或地壳深处的岩石--这些物质通常是我们无法接触到的。"

这些月球岩石可以提供有关月球化学成分的重要信息，并有助于验证有关月球可能是如何由地球和另一个行星大小的天体之间的大规模碰撞产生的理论。 最近，印度的 月船 3 号漫游车探测到了表明来自南极附近地幔的撞击碎片的矿物质，这支持了 UMD 团队的理论，即更垂直的撞击形成了一个圆形盆地，这是在该区域喷射此类物质所必需的。

伯恩哈德认为，他的团队的研究为未来的月球任务提供了关键信息，帮助任务规划人员和宇航员确定要探索的区域以及可能遇到的物质。 富含来自下地壳和上地幔物质的厚层可以为了解月球复杂的地质历史提供前所未有的途径，不仅有可能揭示月球的形成，还有可能揭示塑造太阳系的变革事件。

伯恩哈德说："我们的研究最令人兴奋的意义之一是，它如何适用于月球及其他地区的任务。探索月球南极的宇航员可能会更容易获得古老的月球材料，这些材料可以帮助我们了解月球和太阳系是如何形成的。"

编译自/ScitechDaily