月球的两副“面孔”

●唐芳

自阿波罗时代起，科学家就知道月球有两面：一面正对着地球，另一面始终背对地球，面向地球的一面较为平坦，背向地球的一面则凹凸不平，遍布成千上万的撞击坑。

月球两面为何如此不同是月球众多谜团之一。

近日，科学家对月球的两副“面孔”提出了一种全新的解释：数十亿年前，形成月球背面南极—艾特肯盆地（SPA）的巨大撞击，产生了足以传遍整个月球的巨大热量，促成了月幔物质的熔化，其中的稀土（REE）和放射性生热元素钍（Th）、钾（K）、磷（P）等被携带到与撞击区域对称的月面，形成了克里普（KREEP）岩，分布在月球正面风暴洋及其周围。放射性生热元素的集中产生了月球表面的熔岩流，最终形成月球正面的火山平原。

中国科学院国家天文台研究员平劲松表示，新研究对揭示月球两面的成因给出了较有说服力的分析。

月面KREEP岩与月背的一个盆地有关

KREEP岩是科学家关注的焦点之一，被认为是月球火山活动持续亿万年之久的原因。KREEP岩因富含钾（K）、稀土（REE）、磷（P）等不相容元素而得名，还包括铀（U）、钍（Th）等放射性生热元素，为月球持续的火山活动提供热源。

中国地质大学（武汉）行星科学研究所教授肖龙表示，已有研究表明KREEP岩与钛铁矿都是岩浆洋固结过程中的末期产物，部分KREEP岩可能与钛铁矿混合在一起，分布在壳幔边界，在月壳固结之后形成。

平劲松介绍，KREEP岩最早发现于阿波罗-12样品，后来几乎在所有返月样品中都发现了其碎片，它们存在于月球正面岩浆岩区域。

主流假说认为，月球最年轻的玄武岩（火山活动的产物）主要填充于月球正面的风暴洋克里普地体。但KREEP岩放射性生热导致月球最年轻火山活动的假说，尚未得到验证。

SPA是月球上最大、最深和最古老的撞击盆地，直径约2500公里，深度6至8公里，被认为是最有可能暴露出月球深部物质的区域。

平劲松表示，新研究仿真了SPA的撞击过程，结果表明撞击会在月幔中产生一个热幔柱，热幔柱把深部放射性元素带到了月壳和月表。值得一提的是，该仿真遍历了产生SPA的各种直接撞击和掠射撞击，发现不管何种撞击，产生幔柱的区域和方向结果都一样：只在朝向地球的月球正面方向发生。

KREEP岩富集于风暴洋有三种解释模型

KREEP岩为何集中于风暴洋及其周围？肖龙介绍，目前有3种可能的模型，分别是SPA撞击模型、风暴洋撞击模型以及内生模型。

SPA撞击模型为认识风暴洋克里普地体的形成提供了一个思路。肖龙指出，SPA撞击模型的成立，除了需要解释KREEP岩的分布之外，还需要解释风暴洋克里普地体的其他特征，比如较薄的月壳（小于30公里）和巨型的线性构造等。

风暴洋撞击模型既可以解释月壳的减薄，也能解释KREEP岩的重新分布，因此得到了大量研究人员的支持。

在解释巨型线性构造方面，研究人员通过“圣杯号”月球探测器的重力数据，观察到包围风暴洋克里普地体的巨型线性伸展构造，进而提出风暴洋克里普地体形成的内生模型。该模型认为并不需要额外的撞击事件就能产生风暴洋克里普地体。肖龙表示，要验证该模型，可能还需要对风暴洋克里普地体进行更高分辨率的重力模拟。

月球两面在很多方面都存在二分性

月球面对和背对地球的两面，有很大不同，这就是所谓的月球二分性。

有研究发现，月球除了形貌、地质和化学元素存在二分性外，在重力、磁、热等特性上也都存在二分性，产生机理多不相同。

月球并不是一个密度平均的天体，科学家发现，月球体内存在不少“质量瘤”，其分布规律呈现二分性。平劲松解释，月球正面月海地区下方存在高密度物质，形成许多重力高于周边的巨大“质量瘤”，而“质量瘤”在月球的背面要少一些，而且也小得多。平劲松指出，月球正面“质量瘤”偏多偏重，导致月球的质量中心与形状中心不重合，前者比后者更靠近地球方向约2公里，引起的力矩潮汐作用锁定月球自转与绕地球公转手性一致、周期相同，使得月球一面长期面对地球、另一面长期背对地球。

近年来，小天体、微流星撞击威胁地球的话题并不鲜见，它们撞击月球正面和背面的概率也不相同。“相比之下，月球背面遭到威胁的概率更高一些。”平劲松说，部分原因是，地球对于来自空间的小天体、微流星的引力更大，帮助月球正面规避了一部分撞击。

我国科学家发现，在接收太阳光照上，月球正面也比背面高几个百分点，使得正面的风化程度比背面略强，浅表层也略热一些。