作者:赵路 来源:中国科学报 发布时间:2012-9-18 10:30:38
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美国宇航局研究称月壳厚度或仅为三万米

 
GRAIL并没有找到太多的假设中的古老撞击盆地。图片来源:NASA/JPL-Caltech/MIT
 
本报讯(记者赵路)这或许算得上是一条靠谱的“小道消息”——美国宇航局(NASA)的一项旨在测量月球引力场的项目取得了首个成果,表明月壳的厚度仅为之前预想的一半。
 
据《自然》杂志报道,在9月13日于美国马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理学中心召开的一次研讨会上,麻省理工学院的行星科学家、NASA重力恢复与内部实验室(GRAIL)项目的首席科学家Maria Zuber,展示了一幅清晰的、高分辨率的月球引力地图,该地图是利用今年3月到6月之间由GRAIL的两架探测器采集的数据绘制而成的。
 
“与‘月亮女神’和‘月球勘探者’相比,我们的分辨率要强上3到4倍。”Zuber表示——她所提到的是之前绘制月球引力场的两项任务。NASA尚未公开出版或发布GRAIL的研究成果,因此Zuber也不便于向公众透露太多的内容。
 
然而她的谈话,以及研讨会与会者的那些激动的表情,意味着随着GRAIL的发现在未来几周内公之于众,其对于科学家理解月球的起源和早期进化将产生意义深远的影响。
 
作为GRAIL的两架探测器,在NASA的一场竞赛中由小学生命名的Ebb和Flow于2011年发射升空。第一架探测器于当年12月31日开始围绕月球运转,而另一架则于第二天加入了这一行列。今年3月,它们开始详细绘图。这两架探测器交换了无线电信号,记录了其相对位置的波动,它们能够用来揭示因月球引力场变化而导致的微弱加速和减速。
 
这项任务的平均海拔高度为55千米,大大低于重力恢复和气候实验(GRACE)——为了避免大气摩擦而不得不飞得更高的一项类似的地球引力测绘任务——所采用的轨道。偶尔,GRAIL小组也会让探测器的海拔低于20千米,从而进一步改善数据的分辨率。Zuber说:“没有什么比飞得低更重要。”
 
在此次研讨会上,Zuber向拥挤的听众出示了3项研究成果。首先,月壳似乎比之前想的要薄。当月球地质学家第一次评估月壳的厚度时,使用的数据来自由阿波罗号宇航员放置的地震仪,并计算出月壳大约有60千米厚。随后的分析将其减少至45千米。如今,Zuber说,GRAIL的分析结果显示,月壳的平均厚度仅为30千米。
 
这激起了华盛顿哥伦比亚特区卡耐基科学研究所的行星科学家Linda Elkins-Tanton的兴趣。她说:“月壳的厚度是一个令人惊讶且值得回味的研究月球起源的线索。”
 
Elkins-Tanton表示,研究人员更感兴趣的是由GRAIL所发现的月壳厚度的变化,这是因为科学家已经无法解释为什么与内侧月壳相比,远端的月壳要更厚。假设平均厚度为30千米,则月壳的一些内侧区域可能出乎意料的薄,这将是非常难以模拟的。
 
第二个发现是月球引力场的变化与其地形之间存在着高度的相关性。Zuber表示:“对我而言,这才是最让我感到惊讶的地方。”这意味着月球的引力场很有可能是被其表面深深的陨石坑所控制,而非内部的构造。Zuber表示,与其他天体相比,例如火星、金星和地球,地形与引力之间的这种关系可能更适合于月球。“事实上它让你思考我们应该如何更好地了解其他岩石行星。”
 
Zuber透露,第三个发现是GRAIL无法证实之前曾被假设存在于月球表面的一些更大且更古老的撞击盆地。通过定义那些位于明显的陨石坑下的可能构成更大的撞击盆地的区域,研究月球表面的科学家试图解开有关小行星碰撞的历史,此举不但能阐明月球的进化,同时还有助于了解太阳系内部其他天体的情况。但Zuber表示,GRAIL并没有找到多少这样假设的盆地。
 
Zuber并没有讨论GRAIL的一个最关键的目标——了解月球深处的内部结构以及月核。印第安纳州圣母大学的月球地质学家Clive Neal表示,这需要更多的时间,从而对数据进行更为复杂的解析。Zuber说,来自GRAIL的主要任务的数据已经进行了处理和分析,这使任务的进程提前了一年。
 
《中国科学报》 (2012-09-18 A2 国际)
 
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