月球最大撞击坑散落“无价之宝”——“阿尔忒弥斯”任务或直奔目标而去

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翻译：刘海牧

校对：尹天任 王茸

审阅：牧夫天文校对组

美编：毫秒

后台：李子琦

https://phys.org/news/2026-05-moon-largest-impact-crater-priceless.html

月球最大撞击坑散落“无价之宝”

该图展示了斜撞击发生后的月壳厚度分布情况。

图片来源：《科学进展》（Science Advances, 2026）；DOI：10.1126/sciadv.aea1984。

《科学进展》杂志最新发表的一项研究，进一步揭示了月球表面最大且最古老撞击坑的重要细节。该撞击坑位于月球背面，绵延超过2000公里。据悉，这些最新发现将为美国宇航局（NASA）计划于2028年实施的“阿尔忒弥斯”（Artemis）登月任务提供关键的规划指导。

月球南极-艾特肯盆地 (South Pole–Aitken Basin)

南极-艾特肯（SPA）盆地是月球上已知面积最大、年代最久远的撞击盆地。其独特的锥形椭圆轮廓长期令科学界困惑不解，并引发了关于撞击方向及性质的广泛争议。目前的观测证据呈现出一种“矛盾”：月壳内部表现出的不对称性暗示撞击体可能采取了向北的运动轨迹，而盆地的整体形状与结构特征则指向了向南的轨迹。

这项研究的作者表示：“月球以及火星、冥王星等固体天体上的大型盆地普遍呈椭圆形，且其形状会沿撞击去向逐渐收窄。鉴于南极-艾特肯盆地向南方收窄，北侧月壳厚度梯度更陡，且盆地西南边缘外存在富含钍和铁的沉积物，这些证据共同支持了撞击轨迹向南的观点。”

撞击方向进一步决定了包括月幔物质在内的喷出物，在撞击过程中及之后的落点位置。此前模型认为，撞击体的直径约在200至400公里之间，撞击角度为30°至45°。然而，过去的研究并未深入分析撞击方向与南极-艾特肯盆地月壳厚度分布、锥形轮廓以及喷出物分布之间的内在联系。明确这些细节不仅有助于揭开月球演化史的奥秘，更能为包括“阿尔忒弥斯”（Artemis）计划在内的未来探月任务提供关键的规划依据。

深度复盘：完善对月球演化史上关键事件的认知

为了深入揭开南极-艾特肯盆地及其成因天体的神秘面纱，研究团队采用了高分辨率3D模拟技术，针对不同参数下的类月目标撞击过程进行了深度建模。在实验中，研究人员不仅对撞击体的大小、角度和速度进行了多变量调整，还特别模拟了“分异天体”（内部已演化出致密核心与圈层的天体）与“未分异天体”的不同撞击效果。通过将每一项模拟数据与实际观测到的盆地特征进行详尽比对，该研究不仅有望精确还原月球早期的撞击历史，更将为包括“阿尔忒弥斯”（Artemis）计划在内的未来登月任务提供至关重要的规划依据。

模拟结果显示，最能合理解释南极-艾特肯盆地形状的成因是：一颗直径约260公里的“分异天体”以较浅的角度由北向南撞击，且并未完全穿透月面。研究人员指出，正是撞击体内部致密的核心，塑造了该盆地标志性的收窄轮廓。模型进一步还原了这一过程：物质在撞击瞬间被抛射，随后瞬时撞击坑在重力作用下发生坍缩，最终形成一个巨大的不对称中央隆起，而大部分被抛出的月幔物质又重新落回了盆地内部。

撞击天体的运动速度直接决定了陨石坑的最终形态：模拟数据显示，当速度为10公里/秒时，盆地的收窄特征表现得过于夸张，而当速度提高至16公里/秒时，形成的坑体形状则比真实的南极-艾特肯盆地更为圆润，这意味着当年撞击物体的速度很可能介于这两者之间，而这一速度区间也为进一步追溯该天体的起源提供了重要线索。

研究结果显示，13公里/秒的最佳拟合撞击速度意味着，该天体在撞击月球前正处于一条轨道倾角较低且与地球轨道类似的轨道上。结合早期残余星子的碰撞与动力学演化规律来看，SPA撞击体更有可能起源于火星区域，而非金星-地球区域；而在太阳系形成的早期阶段，这些分布在火星区域的天体或是原位形成，或是通过某种机制被迁移至此。

月幔喷出物分布示意图。

图片来源：《科学进展》（Science Advances, 2026）；DOI：10.1126/sciadv.aea1984。

“阿尔忒弥斯”（Artemis）的机会

这项研究的一大核心目标在于明确南极-艾特肯盆地周围月幔喷出物的分布规律，从而评估在未来探月任务中获取样本的可能性。模拟数据表明，这些喷出物呈现出独特的“蝴蝶状”分布格局：其中月幔物质在顺着撞击方向可延伸至盆地边缘外约550公里，横向分布则达到约650公里，但在逆撞击方向上却并未发现月幔喷出物的踪迹。

鉴于即将实施的“阿尔忒弥斯”（Artemis）登月任务计划在月球南极地区、即南极-艾特肯盆地南缘附近着陆，研究团队表示，若模拟结果准确，该任务极有希望实现对月幔样本的采集。

研究团队指出，撞击轨迹的判定直接决定了科学采样的成败：若按此前“由南向北”撞击的假设，阿尔忒弥斯任务在盆地边缘外的着陆区将难觅月幔喷出物的踪迹；但如果本次研究提出的“由北向南”轨迹正确，阿尔忒弥斯3号的着陆点将恰好处于撞击的下风向区域。这意味着，该任务极有可能直接降落在包含有月球早期被挖掘出的月幔物质沉积层中，从而为人类获取珍贵的月幔样本提供绝佳契机。

研究团队指出，尽管目前采用的3D模拟分辨率已达较高水平，但仍可能忽略月壳形变及喷出物分布中的部分微观细节。不过，随着未来几年“阿尔忒弥斯”计划样本的采集与返回，这些预测将有望得到直接验证。研究人员强调，这些珍贵的样本不仅能帮助科学界锁定南极-艾特肯盆地的确切形成年代，更将为进一步揭示月幔的物质成分提供关键证据。

责任编辑：杨宜修

牧夫新媒体编辑部

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浴火凤凰

Cederblad 51（Ced 51）是一个位于猎户座的发射与反射星云，在这张照片中呈现出一个惊人的凤凰般的轮廓，配合背景中Ha信号带来的红色，犹如火焰中飞翔的凤凰。

来源：中国国家天文——作者：万亚光 / 地点：四川稻城 / 时间 ：2026年1月

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