月球大土丘形成之謎：或因巨大撞擊和火山噴發

北京時間10月22日消息，在月球的南極附近，有一個巨大的土丘。它看上去像是一座火山，且和月球表面的其它地形特徵毫無相似之處。 這個奇特的構造名為Mafic Mound，約為800米高，75公里寬，坐落在一個巨大的環形山——南極艾特肯盆地(South Pole-Aitken Basin)的中央。科學家一直被它的結構弄得困惑不已，也無法解釋它的形成原因。

圖為南極艾特肯盆地的地形圖。其中紅色代表高處，藍色代表低處。Mafic Mound(圖片中央的紅色區域)比周圍地面高出了800米。

更令人好奇的是，這個土丘除了有着驚人的尺寸之外，還有着與周圍的岩石完全不同的礦物質組成。

但布朗大學最近開展的一項研究提出，這個土丘是一次特殊的火山活動的產物。而引起這次火山活動的，正是導致該盆地形成的南極艾特肯大撞擊。

“如果我們的猜測正確，這意味着月球上出現了一種我們此前從未見過的火山活動過程。”本次研究的主要作者、丹尼爾?莫利亞迪(Daniel Moriarty)説道。

Mafic Mound(mafic意為“基性”，用來形容輝石和橄欖石等富含礦物質的岩石)於上世紀90年代由卡爾?皮爾特斯(Carle Pieters)首次發現。他是布朗大學的一名行星地理學家，同時也是莫利亞迪的導師。

更令人好奇的是，這個土丘除了有着驚人的尺寸之外，還有着與周圍的岩石完全不同的礦物質組成。土丘中含有大量鈣含量很高的輝石，而周圍的岩石鈣含量則很低。

“這個位於盆地中央的獨特構造向我們拋出了兩個問題：它到底是什麼東西？它與盆地的形成過程又有着怎樣的聯繫？”莫利亞迪説道。

為了解答這兩個問題，莫利亞迪與皮爾特斯一起研究了大量從多次探月行動中得來的數據。

他們使用了由印度“月船1號”宇宙飛船上搭載的月球礦物測繪儀提供的詳細數據。NASA的月球軌道飛行器激光測高儀也提供了精密的地形學數據。此外，聖盃月球勘測計劃提供的數據顯示，月球上的這一區域出現了引力異常現象。

這些數據綜合在一起，説明Mafic Mound土丘可能是由南極艾特肯盆地大撞擊引起的兩次火山活動的其中一次所留下的產物。

一些研究人員認為，那次撞擊的力度極為猛烈，影響範圍可能深達地表以下50公里，並使那裏的岩石都融化成了岩漿。隨着這些岩漿冷卻結晶，相應的地層也會隨之收縮。在這個過程中，熔岩層中仍處於融化狀態的岩漿就會被擠出地表，就像牙膏從管子裏被擠出來一樣。而這些噴發出來的物質最終便形成了我們所看見的土丘。

這樣的形成過程可以為該土丘奇特的礦物質組成提供一種解釋。科學家制作了一個電腦模型，演示了南極艾特肯熔岩層的結晶過程。這個模型顯示，噴發出的物質中應當富含鈣含量很高的輝石，而這一點正符合該土丘的礦物學特徵。

而從數據來看，還有一種可能的情況是，在南極艾特肯大撞擊發生之後不久，月球的地幔發生了融化。

撞擊將數噸重的岩石從盆地中炸了出去，使得該地區的引力降低。低引力條件可能導致盆地中央向上反彈，並引起部分地幔物質融化，從地下噴發出來，形成了我們所看到的土丘。

莫利亞迪認為，這些假設與現有數據十分相符。並且兩種假設中只要有一種成立，就足以説明月球表面上出現了一種獨特的火山活動過程。莫利亞迪稱，如果能開展一次前往南極艾特肯盆地的樣本返回任務，就能很好地驗證他們的假設結果。

而對於研究月球的科學家來説，該盆地向來是一個有趣的研究目標。

“它是目前為止太陽系中得到確認的最大的撞擊構造，並且影響了月球演化過程的許多方面。”莫利亞迪説道，“因此，在月球科學中，對該盆地的研究一直是一個重要的課題。”

樣本返回任務能夠從該盆地帶回一些月球地幔的碎片。而月球地幔的成分究竟有哪些，我們現在仍未完全瞭解。同時，從月球上帶回的樣本還能幫助我們確定該撞擊發生的時間，並以這個時間為標準，確定月球表面上其它地形特徵所產生的時間。此外，這些樣本還能更好地幫助我們理解月球上這次獨特的火山活動過程。