中国科学家在月球背面地下深处探测到”隐藏结构”

在人类漫长的观月历史中,月球背面始终是一片未曾谋面的禁区,直到2019年之前,那里甚至连一个探测器脚印都没留下。

2019年1月,中国嫦娥四号探测器携带着玉兔二号月球车,成为人类历史上首个成功在月球背面实现软着陆的人造航天器,落脚点选在了南极艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑。这不仅是一次开创性的工程奇迹,更打开了一扇此前从未被撬开的深空科学之窗。

在此后的数年里,玉兔二号搭载的月球穿地雷达(LPR)持续向月表以下发射无线电脉冲,通过捕捉反射回来的信号,一层层描绘出月球背面地下数百米深处的地质剖面。发表在《地球物理研究杂志:行星》上的研究成果,让全世界第一次清晰地”看见”了月球背面浅表之下究竟藏着什么。

一张地下地质”CT片”,读出了四十亿年的历史

玉兔二号的探测数据,可以被视作一张月球背面地下的精密CT扫描影像。

在月球表面顶部约40米的范围内,雷达数据揭示出一个由多层细粒月壤、土壤和大小不一的碎石块交错堆叠而成的分层结构。最顶层是质地极为松散的细粒月尘,往下逐渐过渡为更致密的土壤层,最深处则分布着若干由较大岩石碎块富集而成的层位。这些材质各异的地层彼此叠压,宛如一本被岁月压实了的地质日记,每一页都对应着月球历史上某次重大的地质变故。

更深处传来的发现则更加震撼人心。亚利桑那州行星科学研究所的研究员冯建清(Jianqing Feng)带领团队,在这套浅层结构的下方,成功识别出五个独立的古代熔岩流层——它们在数十亿年前相继喷涌而出并凝固成型,忠实记录了月球火山活动从鼎盛走向沉寂的完整轨迹。

月球本身的诞生故事已经足够富有戏剧色彩:大约45.1亿年前,一颗火星大小的天体猛烈撞击了原始地球,溅射出的地球物质在引力作用下逐渐汇聚成球,月球由此诞生。在此后的约两亿年里,月球遭受了密集的太空碎片狂轰滥炸,无数次撞击在其表面和地壳中凿出了密布的裂隙。

月球地幔中蕴藏的熔融岩浆,正是借着这些撞击留下的裂缝,一次次向上渗透至地表,冷却后凝结成崭新的岩石层。嫦娥四号传回的数据让研究人员得以追溯这些岩浆流的先后顺序,而结论相当明朗:越靠近月球表面的熔岩层,厚度反而越薄。

冯建清对此作出了形象的解读:”月球在其火山活动后期逐渐冷却,能量也逐渐耗尽,随着时间的推移,它的能量变得越来越弱。”那些薄薄的上层熔岩,正是这颗星球在临近地质死亡前,拼尽最后一丝力气留下的物理烙印。

“地质死亡”或许并不是最终结论

月球上的火山活动通常被认为在约十亿年前就已彻底停歇,在地质学教科书里,它被贴上”地质死亡”天体的标签。但嫦娥四号传回的信息,让一部分研究者对这个盖棺定论产生了新的疑虑。

冯建清及其合作者在深入分析数据后提出,月球表层之下可能至今仍残留着未完全凝固的岩浆。这一推断目前尚属假说,并未得到直接证实,但其潜在意义不容小觑。如果月球内部真的还存在未彻底冷却的岩浆,那将从根本上改写我们对月球现有热力学状态的认知,也会对未来月球基地的选址安全评估产生直接冲击。

值得一提的是,2025年嫦娥六号从月球背面带回的样本研究成果,在《自然》杂志以封面论文的形式一口气连发四篇,其中揭示了月球背面地质成分与正面的显著差异,进一步坐实了月球两面在火山活动历史和地质演化路径上存在着截然不同的走向。这些差异的根源究竟何在,至今仍是行星科学领域最热门的未解之谜。

嫦娥四号与玉兔二号的任务已经稳健运行了超过六个年头,远远超出了最初的设计寿命,至今仍在兢兢业业地工作。对于月球背面这片人类曾经最为陌生的土地,我们的认知才刚刚从一个模糊的轮廓,变得具体起来。

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