月球大型多环盆地成因:或因天体撞击月面形成

2016-12-01 11:16:00 作者:晨风 分类 : 探索发现

  据国外媒体报道,东方海是月面上规模最大,年龄最年轻,也是保存最完好的撞击盆地之一。在过去,对于这一撞击坑开展研究困难重重 ,因为它的位置使其难以进行观测。但借助最新观测数据的帮助,科学家们得以对这一撞击坑开展更为细致的研究。近日科学家们发表了两篇与此相关的论文,对该撞击坑的结构进行了细致描述,并对其可能的成因提出了更为完善的理论。

  科学家们在本次研究中利用了来自美国宇航局“重力复原与内部实验”(GRAIL)探测器获取的数据。该探测器包括两个完全一样的轨道器,其设计目标是获取迄今最精确的月球重力场数据。其核心原理是,通过对月球重力场导致的两艘飞船之间位置与距离上出现的偏差量进行精密测量,从而反演月球重力场。

  美国布朗大学助理教授布兰登·约翰森(Brandon Johnson)博士领衔的一个研究组开展的工作重建了该撞击坑的形成过程。约翰森博士表示:“在我们的研究中,GRAIL飞船获取的有关东方海撞击坑次表层的详细信息让我们能够首次在数字化模型中解释该撞击坑的复杂环形结构形成机制。而在此之前,曾经有很多与此相关的理论,争议很大。”

  这项研究已经刊载于近日出版的《科学》杂志上,在论文中,约翰森的研究组认为这一撞击坑是由一个直径约64公里的天体以大约15公里/秒的速度撞向月面而形成的。

  这次撞击先是在月表形成了一个碗形撞击坑,最大深度大约180公里。但这样一个结构是不稳定的,并很快开始经历边缘崩塌。随着最初形成的撞击坑边缘垮塌,周遭岩石内部的裂隙为下方的月幔物质上涌提供了通道。这样的结果便是一系列渐进发生的垮塌过程,这一过程形成了东方海撞击坑最外缘的两道环形构造,而此时撞击瞬间溅射出来的大量物质都已经基本上尘埃落定了。

  东方海是月面上规模最大,年龄最年轻,也是保存最完好的撞击盆地之一。在过去,对于这一撞击坑开展研究困难重重 ,因为它的位置使其难以进行观测,但借助最新观测数据的帮助,科学家们得以对这一撞击坑开展更为细致的研究  东方海是月面上规模最大,年龄最年轻,也是保存最完好的撞击盆地之一。在过去,对于这一撞击坑开展研究困难重重 ,因为它的位置使其难以进行观测,但借助最新观测数据的帮助,科学家们得以对这一撞击坑开展更为细致的研究  在最初撞击发生过后大约3小时,撞击坑中央位置的高度要比今天所见的高度深大约7公里左右,而作为撞击过后撞击坑底部岩石受撞击瞬间高压挤压的应力反弹效应,撞击坑中央底部位置不断抬升,一直到今天我们所见的高度上。

  约翰森表示:“最里面的那个环形结构是撞击坑中央隆起边缘垮塌后形成的,这就有点类似规模更小的撞击坑内中央峰的形成过程。”

  这项工作改进了科学家们对于东方海撞击结构成因机制的理解并将对太阳系内大型撞击结构,也包括对地球上撞击结构的形成机制研究提供帮助。约翰森表示:“多环撞击盆地是早期行星地壳变化的主要原因之一。理解这类撞击盆地是如何形成的,对于我们理解早期行星地壳演化具有重要意义。”

  GRIAL探测器获取的月球重力地图也被用于对东方海撞击盆地的三环结构进行描述,相关论文也同样发表在《科学》杂志上。

  由于GRAIL飞船的飞行高度极低,在东方海盆地上空飞过时距离地面仅有大约2公里,因此它在该区域获取的重力学数据的精度是极高的。这第二篇论文的作者是美国麻省理工学院的玛利亚·朱巴(Maria Zuber)教授和她的同事们,朱巴教授表示:“我们利用GRAIL探测器的数据对东方海盆地的重力场状况进行了研究。”

  研究组发现这一直径达到930公里的巨型撞击盆地内部其实还存在另外一个稍小规模的撞击坑,后者的形成年代稍晚于东方海盆地的形成时间。这个位于内部的撞击坑直径大约介于320~460公里之间。

  研究组还计算了在撞击事件发生时受到冲击而被溅射出去的物质数量以及它们在撞击盆地周围的分布情况。研究组表示:“我们的观测,结合相应的模拟工作,阐明了东方海盆地在热力学、板块地层运动以及地质学方面造成的后果。这一工作将对在月球和其他岩石天体早期演化过程中居于主导地位的大型撞击坑研究产生影响。”(晨风)

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