“双面”月球的解释：古代巨大的撞击与月球正面和背面的差异有关

现在，研究人员对月球的两面性有了一个新的解释--这与数十亿年前月球南极附近的一次巨大撞击有关。

发表在《科学进展》杂志上的一项新研究表明，形成月球巨大的南极-艾特肯（SPA）盆地的撞击会产生大量的热流，在月球内部传播。这股热流会将某些物质--一套稀土和产热元素--带到月球的正面。这种元素的集中将有助于形成正面火山平原的火山活动。

“我们知道，像形成SPA的那种大撞击会产生大量的热量，”布朗大学的博士生、该研究的主要作者Matt Jones说。“问题是这种热量是如何影响月球的内部动力学的。我们所展示的是，在SPA形成时的任何合理条件下，它最终将这些产热元素集中在正面。我们预计，这有助于地幔熔化，产生我们在表面看到的熔岩流。”

这项研究是 Jones和他的导师、布朗大学副教授Alexander Evans，以及来自普渡大学、亚利桑那州月球与行星科学实验室、斯坦福大学和美国宇航局喷气推进实验室的研究人员之间的合作。

月球正面和背面的差异最早是在20世纪60年代由苏联的月球任务和美国的阿波罗计划揭示的。虽然火山沉积物的差异是显而易见的，但未来的任务也将揭示出地球化学成分的差异。近处有一个被称为Procellarum KREEP terrane（PKT）的成分异常点--钾（K）、稀土元素（REE）、磷（P）以及钍等产热元素的集中。KREEP似乎集中在风暴洋（Oceanus Procellarum）及其周围，这是最大的月球正面火山平原，但在月球的其他地方却很稀少。

一些科学家已经怀疑PKT和正面熔岩流之间有联系，但是为什么那些元素集中在正面的问题仍然存在。这项新研究提供了一个解释，它与南极-艾特肯盆地有关，这是太阳系中已知的第二大撞击坑。

为了这项研究，研究人员进行了计算机模拟，模拟巨大的撞击所产生的热量将如何改变月球内部的对流模式，以及这可能如何重新分配月球地幔中的KREEP材料。KREEP被认为代表了月球形成后最后凝固的地幔部分。因此，它可能形成最外层的地幔，就在月球地壳之下。月球内部的模型表明，它应该或多或少地均匀地分布在表面之下。但是这个新的模型显示，这种均匀的分布会被SPA撞击产生的热羽扰乱。

根据该模型，KREEP材料会像冲浪者一样，乘着从SPA撞击区发出的热浪。随着热羽在月球地壳下的扩散，这些材料最终被大量地送到了正面。研究小组对一些不同的撞击情况进行了模拟。虽然每一种情况都产生了不同的热量模式，并在不同程度上调动了KREEP，但所有的情况都在正面产生了KREEP的集中，与PKT异常现象一致。

研究人员说，这项工作为月球最持久的谜团之一提供了一个可靠的解释。

Jones说：“PKT是如何形成的，可以说是月球科学中最重要的开放性问题。而南极-艾特肯撞击是月球历史上最重要的事件之一。这项工作将这两件事结合在一起，我认为我们的结果真的很令人兴奋。”