月球正在变小?38万公里外,探测器发现大量的逆冲断层

魅力科学君 2024-03-12 18:56:31

作为距离地球最近的星球,月球与地球的平均距离约为38万公里,所以从古到今,月球都是我们人类的重点关注的对象,而现代的人类,更是向月球发射了为数众多的探测器,它们在38万公里外对月球进行抵近观测,有些探测器甚至还直接在月球表面实现了登陆。

有了这些探测器的帮助,人类对月球的认知也在不断地刷新,近些年来,探测器传回的数据揭示了一个令人惊讶的现象——月球正在经历一个缓慢但持续的收缩过程,通俗来讲就是:月球正在变小。

科学家注意到这一现象,源于探测器在月球表面发现了大量的“逆冲断层”(Thrust fault),简而言之,逆冲断层是指一种特定类型的断层,其特征是岩石层在垂直于断层面的方向上发生了位移,较低的岩石层被推移到了较高的岩石层之上。

逆冲断层的形成与地质构造的挤压过程密切相关,当地壳受到来自两侧的水平压力时,岩石层会受到挤压,并在压力作用下沿着较弱的岩石层或已存在的断层滑移,在此过程中,断层相对较高的一侧会向上移动,而相对较低的一侧则会下沉或保持不变,并最终形成逆冲断层。

来自来自月球探测器的高精度地形图和表面图像显示,逆冲断层在月球表面大量存在,它们大多位于月球表面的浅层,长度从几十米到数千米不等。

进一步的分析表明,在这些逆冲断层中,有不少都是在相对较近的地质历史时期形成的,根据已知的探测数据,这些“年轻”的逆冲断层,其数量高达3500多个(大致分布如下图所示)。

在我们地球上,逆冲断层并不罕见,它们通常形成于地球的地质运动,然而在月球上,大量逆冲断层的发现却颇为意外,毕竟月球是一颗地质活动早已停止的星球。那这些“年轻”的逆冲断层又是怎么形成的呢?

科学家认为,根据目前科学界的主流观点,大约45亿年前,一个大小类似于火星的天体与原始的地球发生了碰撞,这次巨大的撞击产生了大量的碎片,其中的一部分随后聚集形成了月球,所以在月球形成之初,其内部充满了由于撞击和聚合过程产生的热量。

随着时间的推移,月球内部的热量不断通过热传导向外层传递,并通过辐射的方式散失到太空中,由于月球体积较小,并且缺乏可以起到保温的大气层,因此其内部热量的散失速度就比较快,以至于现在的月球,其内部的绝大部分热量都已经散失了,也正因为如此,月球才被认为不存在地质活动。

尽管如此,现在的月球内部还是残存着一些热量,这使得其内部的温度比表面更高,所以现在月球内部仍然在不断地降温,只是非常缓慢,而随着这个过程的持续,月球的体积也会因为“热胀冷缩”而缓慢地变小,这就会导致月壳的岩石层产生断裂和滑移,进而形成大量的逆冲断层。

我们可以通过一个形象的比喻来对其进行简单理解,即:这就好比是一颗原本饱满多汁的葡萄被逐渐晒干,在此过程中,葡萄的体积会持续缩小,并导致其表面出现很多褶皱。

相关研究表明,月球变小的速度其实是非常缓慢的,通过分析探测器发现的这些“年轻”的逆冲断层的分布、长度、方向和形成时间等数据,科学家估算出,在近几百年时间里,月球的周长只不过缩小了大约46米而已。

所以我们不难想象,在未来,月球变小的趋势仍然会存在,但变小的速度还会进一步降低,当月球内部彻底冷却之后,月球也就不会再变小了。

值得一提的是,在太阳系中,月球并不是唯一在经历这种变化的天体,例如在过去的日子里,人类发射的探测器也在水星表面发现了大量的逆冲断层(如上图所示),由于探测数据有限,科学家只能大致估算出,在过去的几十亿年时间里,水星的体积变小了1%左右。

从理论上来讲,地球应该也在经历这种变化,只过由于地球体积相对大,并且还有厚厚的地幔和大气层来“保温”,地球内部的热量就散失得极为缓慢,所以地球体积的缩小程度微乎其微,我们根本就察觉不到。

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