腾讯科技讯，据外媒报道，资深科学家托马斯·沃特近日在自然杂志子刊发表论文报告了对月球构造运动和月震的新研究。随着月球内部温度的降低，月球正在收缩，在过去的几亿年间，月球比原来变小了大约 50 米。打个比方，葡萄晒成葡萄干时会产生皱纹，月亮在收缩时也会产生皱纹，但葡萄干表皮皱纹软而有韧性，而月球表面的地壳则是脆的，所以当月球收缩时，表面就会断裂，形成逆冲断层，其中一部分地壳被推到邻近部分的上方。
“我们的分析首次证明这些断层仍然活跃，随着月球继续逐渐变冷并收缩，这种断层活动可能导致了如今的月震，”美国国家航空航天博物馆地球与行星研究中心的资深科学家托马斯·沃特斯（Thomas Watters）说道。“其中一些月震可能相当强烈，大约相当于里氏 5 级。”
从月球表面看，这些断层崖就像阶梯状的悬崖，高度通常有十几米到几十米，延伸则为数千米。1972 年，阿波罗 17 号执行任务时，登月点位于陶拉斯-利特罗（Taurus-Littrow）山谷，宇航员尤金·塞尔南（Eugene Cernan）和哈里森·施密特（Harrison Schmitt）为了将月球车开上陡峭的 Lee-Lincoln 断层崖，只得选择之字形路径行进。
美国航天局（NASA）的月球勘测轨道器探测器（LRO）拍摄的陶拉斯-利特罗山谷
瓦特斯是这项研究的主要作者。早前，阿波罗号宇航员在月球上放置的四个地震仪。针对地震仪收集的数据，该研究的科学家使用一种算法，或者说是数学程式，更好更准地确定月震的位置。地震检波器是测量地震产生的震动的仪器，记录各种地震波的到达时间和强度，从而大致确定震中的位置。
在阿波罗 11 号、12 号、14 号、15 号和 16 号任务中，宇航员把仪器放在月球表面。阿波罗 11 号地震仪只工作了三周，但剩下的四个记录了 1969 年至 1977 年间的 28 次浅层月震，该研究认为是这些断层引发了这些月震。这些月震的震级在里氏 2 级到 5 级之间。
根据新算法科修正后的位置数据，研究小组发现，28 次浅层月震中有 8 次发生在月球图像中可见断层 30 公里以内。这一距离足以暂时将月震归因于断层，因为该研究小组的模型显示，考虑到断层崖的大小，在这一距离内，发生强烈月震在预料之中。此外，新的分析发现，在这 8 次月震中，有 6 次发生在月球处于或接近其远地点时。月球来到这个位置，地球引力所产生的附加潮汐应力使总应力达到峰值，这些断层发生滑移的可能性就会增大。
LRO 相机拍摄到数千个断层，上图箭头所指的逆冲断层崖是其中之一。
“我们认为，这 8 次地震，很有可能是由于月壳受到整体收缩和潮汐力的挤压而产生的应力累积而导致断层滑动而产生的，这表明阿波罗地震仪记录了月球的收缩，而月球仍存在构造活动，”瓦特斯说道。研究人员进行了 1 万次模拟，以计算在应力最大时，在断层附近发生多次月震的巧合的可能性。研究小组发现这一数字不到4%。此外，虽然其他事件，如流星体撞击，可以产生月震，但其产生的月震特征与断层滑动事件产生的月震不同。
NASA 的 LRO 探测器拍摄的高度详细的月球图像也为这些断层的活动提供了证据。LRO 照相机已经拍摄了 3500 多处断层崖的图像。其中一些图像显示，断层崖斜坡及附近相对明亮的区域底部有滑坡或巨砾。由于太阳和太空辐射的风化作用，月球表面的物质会逐渐变暗，所以，如果某区域较亮，则表示该区域是新近暴露出来的，这就又和月震时的构造活动相契合。维泰洛（Vitello）撞击坑的断层崖的斜坡上有一些新的巨砾，杰马·弗里西斯环形山（Gemma Frisius C）和穆切斯（Mouchez L）环形山附近断层的也有明亮区域，这都是月球构造活动的例证。LRO 相机的断层图像还显示了巨砾滑落时的轨迹。这些巨砾的轨迹就是最近一次月震的证据，因为在地质时间尺度上，降落在月球上的微流星体会在较短时间内将这些轨迹抹去。薛定谔盆地（Schr?dinger basin）内断层附近的巨砾轨迹就被认为是由最近月震引发的巨砾滚动造成的。
上图星号处就是阿波罗 17 号着陆点所在地陶拉斯-利特罗山谷
此外，修正后的一个月震震中距阿波罗 17 号宇航员穿过的 Lee-Lincoln 断层崖只有 13 公里。宇航员还检查了靠近着陆点的北山斜坡上的巨砾和巨砾轨迹。Lee-Lincoln 断层崖南段的南山上的一处大型滑坡则进一步证明，断层滑动事件可能引发了月震。
“近 50 年前的数据和 LRO 的数据相结合，促进了我们对月球的了解，同时也为未来研究月球内部的任务指明了方向，这真的很了不起，”NASA 戈达德太空飞行中心 LRO 项目科学家约翰·凯勒（John Keller）说道。
由于 LRO 自 2009 年以来一直在拍摄月球表面，研究小组想要比较一下特定断层区域在不同时期的照片，看看是否能发现最近月震活动的证据。此外，“在月球表面建立一个新的地震检波器网络应该是人类探索月球的首要任务，这不仅是为了更多地了解月球内部，也为了确定月震的危险性，”论文合著者、NASA 马歇尔太空飞行中心的行星地震学家蕾妮·韦伯（Renee Weber）说道。
月球并不是太阳系中唯一一个随着年龄增长而收缩的星球。水星上巨大的逆冲断层，长约 1000 公里，高约 3 公里，这些断层明显大于月球上的断层，这表明水星收缩幅度要比月球大许多。
NASA 将于 2024 年进行载人登月。届时，宇航员将在月球南极着陆。NASA 将在 2028 年之前建立可持续的任务，然后人类可以带着在月球上学到经验飞往火星。
这项研究由 NASA 的 LRO 项目资助，并得到了加拿大自然科学与工程研究委员会的额外支持。LRO 探测器由 NASA 科学任务理事会负责。LRO 照相机则由亚利桑那州立大学管理。（腾讯科技编译/羽佳）