月球正在變小?38萬公裏外,探測器發現大量的逆沖斷層

魅力科學君 2024-03-12 18:56:31

作爲距離地球最近的星球,月球與地球的平均距離約爲38萬公裏,所以從古到今,月球都是我們人類的重點關注的對象,而現代的人類,更是向月球發射了爲數衆多的探測器,它們在38萬公裏外對月球進行抵近觀測,有些探測器甚至還直接在月球表面實現了登陸。

有了這些探測器的幫助,人類對月球的認知也在不斷地刷新,近些年來,探測器傳回的數據揭示了一個令人驚訝的現象——月球正在經曆一個緩慢但持續的收縮過程,通俗來講就是:月球正在變小。

科學家注意到這一現象,源于探測器在月球表面發現了大量的“逆沖斷層”(Thrust fault),簡而言之,逆沖斷層是指一種特定類型的斷層,其特征是岩石層在垂直于斷層面的方向上發生了位移,較低的岩石層被推移到了較高的岩石層之上。

逆沖斷層的形成與地質構造的擠壓過程密切相關,當地殼受到來自兩側的水平壓力時,岩石層會受到擠壓,並在壓力作用下沿著較弱的岩石層或已存在的斷層滑移,在此過程中,斷層相對較高的一側會向上移動,而相對較低的一側則會下沉或保持不變,並最終形成逆沖斷層。

來自來自月球探測器的高精度地形圖和表面圖像顯示,逆沖斷層在月球表面大量存在,它們大多位于月球表面的淺層,長度從幾十米到數千米不等。

進一步的分析表明,在這些逆沖斷層中,有不少都是在相對較近的地質曆史時期形成的,根據已知的探測數據,這些“年輕”的逆沖斷層,其數量高達3500多個(大致分布如下圖所示)。

在我們地球上,逆沖斷層並不罕見,它們通常形成于地球的地質運動,然而在月球上,大量逆沖斷層的發現卻頗爲意外,畢竟月球是一顆地質活動早已停止的星球。那這些“年輕”的逆沖斷層又是怎麽形成的呢?

科學家認爲,根據目前科學界的主流觀點,大約45億年前,一個大小類似于火星的天體與原始的地球發生了碰撞,這次巨大的撞擊産生了大量的碎片,其中的一部分隨後聚集形成了月球,所以在月球形成之初,其內部充滿了由于撞擊和聚合過程産生的熱量。

隨著時間的推移,月球內部的熱量不斷通過熱傳導向外層傳遞,並通過輻射的方式散失到太空中,由于月球體積較小,並且缺乏可以起到保溫的大氣層,因此其內部熱量的散失速度就比較快,以至于現在的月球,其內部的絕大部分熱量都已經散失了,也正因爲如此,月球才被認爲不存在地質活動。

盡管如此,現在的月球內部還是殘存著一些熱量,這使得其內部的溫度比表面更高,所以現在月球內部仍然在不斷地降溫,只是非常緩慢,而隨著這個過程的持續,月球的體積也會因爲“熱脹冷縮”而緩慢地變小,這就會導致月殼的岩石層産生斷裂和滑移,進而形成大量的逆沖斷層。

我們可以通過一個形象的比喻來對其進行簡單理解,即:這就好比是一顆原本飽滿多汁的葡萄被逐漸曬幹,在此過程中,葡萄的體積會持續縮小,並導致其表面出現很多褶皺。

相關研究表明,月球變小的速度其實是非常緩慢的,通過分析探測器發現的這些“年輕”的逆沖斷層的分布、長度、方向和形成時間等數據,科學家估算出,在近幾百年時間裏,月球的周長只不過縮小了大約46米而已。

所以我們不難想象,在未來,月球變小的趨勢仍然會存在,但變小的速度還會進一步降低,當月球內部徹底冷卻之後,月球也就不會再變小了。

值得一提的是,在太陽系中,月球並不是唯一在經曆這種變化的天體,例如在過去的日子裏,人類發射的探測器也在水星表面發現了大量的逆沖斷層(如上圖所示),由于探測數據有限,科學家只能大致估算出,在過去的幾十億年時間裏,水星的體積變小了1%左右。

從理論上來講,地球應該也在經曆這種變化,只過由于地球體積相對大,並且還有厚厚的地幔和大氣層來“保溫”,地球內部的熱量就散失得極爲緩慢,所以地球體積的縮小程度微乎其微,我們根本就察覺不到。

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