直擊月球？新研究重新定義月球最大隕石坑

長久以來，科學家們一直認為南極-艾托肯盆地是由淺角度撞擊形成的，但新的研究卻提出了不同的看法。一項利用美國國家航空暨太空總署（NASA）月球勘測軌道器數據的研究發現了更直接撞擊的證據，這種撞擊形成了更圓的隕石坑，並且使月球深層物質分佈得更均勻。這一發現可能會對NASA的阿提米絲任務產生重大影響，因為太空人可能有機會接觸到月球地幔物質，這些物質或許能揭開月球起源和早期太陽系的秘密。

南極-艾托肯盆地是月球上已知最大且最古老的隕石坑，這一巨大的撞擊坑可追溯到四十億年前。這個古老的地質痕跡就像一個時間膠囊，保存著月球早期歷史的線索。多年來，科學家們認為這個盆地呈橢圓形，這表明它是由一個物體以淺角度撞擊月球形成的，就像石頭在水面上跳躍一樣。根據這個理論，撞擊產生的碎片只有極少量會散落到月球南極，而南極正是NASA即將進行的阿提米絲任務的計畫著陸地點。

然而，馬里蘭大學主導並發表在《地球與行星科學通訊》上的一項新研究挑戰了這一觀點。該研究表明，撞擊要直接得多，形成的隕石坑比之前認為的更圓。這一發現重塑了我們對月球形成的理解，並可能對NASA未來的任務產生重大影響。

該研究的主要作者、馬里蘭大學地質學系的助理研究科學家漢內斯·伯恩哈特解釋說，由於南極-艾托肯盆地實在太大，要全面研究它很有挑戰性，這就是為什麼科學家們仍在努力了解它的形狀和大小。此外，自盆地最初形成以來已經過去了四十億年，許多其他的撞擊已經模糊了它的原始外觀。「我們的研究挑戰了許多現有的關於這次巨大撞擊如何發生以及物質如何分佈的觀點，但我們現在距離更好地了解月球的早期歷史和演化又近了一步。」

伯恩哈特和他的團隊利用NASA月球勘測軌道器的高解析度數據，開發了一種創新方法來了解南極-艾托肯盆地的複雜結構。他們識別並分析了分佈在盆地周圍的200多個山體構造，團隊懷疑這些地質特徵是原始撞擊的古老殘留物。從這些類似山體的特徵的分佈和形狀來看，團隊意識到這次撞擊應該形成了一個更圓的隕石坑，大量構成行星的物質從這個隕石坑散佈到月球表面，包括南極地區。

伯恩哈特說：「更圓的形狀表明一個物體是以更垂直的角度撞擊月球表面的，可能就像把一塊石頭直接扔到地上一樣。」這種圓形撞擊意味著撞擊產生的碎片比最初認為的分佈得更均勻，這意味著在南極地區的阿提米絲任務太空人或機器人也許能夠近距離研究來自月球地幔或地殼深處的岩石——這些物質通常是我們無法接觸到的。

這些月球岩石可以為月球的化學組成提供關鍵見解，並有助於驗證關於月球可能是由地球與另一個行星大小的物體之間的巨大碰撞形成的理論。最近，印度的月船3號探測車在南極附近探測到了表明是來自地幔的撞擊碎片的礦物，這支持了馬里蘭大學團隊關於更垂直撞擊形成圓形盆地的理論，這種撞擊才會將此類物質噴射到該區域。

伯恩哈特認為，他的團隊的研究為未來的月球任務提供了關鍵信息，幫助任務規劃者和太空人確定要探索的區域以及可能遇到的物質。一層富含下地殼和上地幔物質的厚層可能會讓我們前所未有地了解月球複雜的地質歷史，不僅可能揭示月球的形成過程，還可能揭示塑造我們太陽系的變革性事件。

伯恩哈特說：「我們的研究最令人興奮的意義之一是它如何適用於月球及更遠的任務。探索月球南極的太空人可能更容易獲得古老的月球物質，這些物質可以幫助我們了解月球和我們的太陽系是如何形成的。」

參考文獻：Hannes Bernhardt、Jessica M. Walsh、Leon M. Schröder、Jaclyn D. Clark、Megan R. Henriksen和Christopher S. Edwards的《基於山丘的數字環重建支持非斜向的南極-艾托肯形成撞擊事件》，2024年11月28日，《地球與行星科學通訊》。DOI: 10.1016/j.epsl.2024.119123。這項研究得到了NASA月球勘測軌道器相機（LROC）項目的支持，由北亞利桑那大學的傑西卡·沃爾什發起，但她在研究發表前不幸去世。其他共同作者包括馬里蘭大學地質學助理研究科學家傑克琳·克拉克、AlgebraX gmbH的萊昂·施羅德、直覺機器公司的梅根·亨里克森以及北亞利桑那大學的克里斯托弗·愛德華茲和傑西卡·沃爾什。