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天文学家精确测出月球缩水速度:单板块硬壳无处泄压,上万条逆冲断层正威胁未来登月基地

机制

月球正在缩水。 而且天文学家刚把这个缩水速度给精确算出来了。 在过去四到八亿年里,月球的半径一共缩小了大约 45 米。 算下来,它每过一百万年才缩进去几厘米,一年缩不到 0.1 微米。 一根头发丝的粗细都有几十微米。 光看这个数字,慢得简直像是静止的。 你可能会觉得,几亿年缩水几十米,跟我们能有什么关系? 关系非常大。 因为这几十米的微小缩水,正在让整颗月球表面随时随地爆发月震。

在地球上,绝大多数地震都有迹可循。 大约九成的地震,都发生在各大地壳板块的交界线上。 地球的表面就像是一副由十几块巨大拼图拼起来的外壳。 板块与板块之间可以错开、可以俯冲、也可以互相挤压。 拼图边缘打架的地方,就是地震带。 只要远离这些板块边界,大地通常都是平稳的。

但月球完全是另一码事。 月球表面根本没有破碎的板块拼图。 它是一个完完整整的单板块硬壳。 整颗星球被死死封在这一层连成一体的石头外壳里。

既然没有板块碰撞,月球上的震动是从哪来的? 答案在月球的核心。 从诞生到现在几十亿年,月球内部一直在慢慢变冷。 热胀冷缩,里面的温度只要降下来,内部的核心体积就会跟着收缩。 这就带来了一个硬碰硬的机械死局: 里面的核在缩小,外面的石头壳却又硬又脆。 如果换成一个风干的苹果,果皮软,水分跑了顶多起一层皱纹。 但月球的外壳是几十公里厚的坚硬岩石。 它既不会像软皮一样平滑打褶,身上也没有任何现成的板块缝隙去吸收形变。 里面的体积一缩,外面的硬壳立刻被巨大的向内应力死死绷紧。

那这层石头壳要怎么消化这股压力? 只能硬撑,一直撑到岩石彻底承受不住。 最后轰然崩裂。 巨大的地壳岩层被硬生生推挤着,一层骑到另一层上面。 在地质学里,这叫逆冲断层。 在月球表面看,它们就是一排排连绵起伏的陡峭断崖。 麻烦的地方也正是在这里: 因为月球全身只有这一整块壳,没有现成的缝隙来释放压力。 这股向内的挤压力,可以在月球表面的任何一个点突破临界值。 换句话说,月震可能在任何时间、任何地点突然撕裂地面。

史密森尼学会国家航空航天博物馆的地质学家托马斯·沃特斯(Thomas Watters),带着团队把这件事摸了个底朝天。 他们调出了美国宇航局月球勘测轨道飞行器(LROC)整整 17 年积累的数百万张超清照片。 把月球表面的地貌一寸一寸翻了一遍。 结果在月球表面,足足排查出了超过一万条年轻的逆冲断层。 沃特斯说,在高清照片里看到的年轻断层数量,远远超出了他的想象。 而且随着月球内部继续变冷,现有的断层今天还在继续生长,新的裂痕也还在不断冒出来。

研究人员还顺手摸清了断层的分布规律。 月球不同区域的地壳厚度并不一样。 数据清楚地显示,地壳最厚的区域,断层数量最少,地表相对稳定。 而在地壳较薄的地方,断层密密麻麻,到处都是岩层被挤爆推高的伤痕。

搞清楚这些,在今天可不是纯粹的学术好奇。 因为人类正在准备重返月球。 美国宇航局正在全力推进阿尔忒弥斯计划(Artemis),准备把宇航员送去月球南极,甚至在那里建立长期的科研基地。 如果要去那里盖房子、降落飞船,选址就变成了生死问题。 很多人以为月震和地球上的地震差不多,晃两下也就过去了。 完全想反了。 地球的地壳里到处是水,还有大量松软的沉积岩,震动波传着传着就被吸收过滤掉了,大部分地震几十秒就结束。 但月球是一整块干燥、致密的坚硬冰冷岩石。 在月球上,一场浅源月震一旦爆发,整颗星球就会像一个被重重敲响的钢钟一样,连续震颤好几个小时。 如果人类把基地建在一条隐秘的逆冲断层附近,或者建在松散的环形山斜坡下方, 一旦地壳受挤压发生错位,剧烈的晃动很可能直接引发大规模的月壤滑坡。

几亿年缩小 45 米,听起来漫长得像没有发生过。 只要地核深处的降温还在继续, 外壳岩石里的应力就会一微米一微米地叠加,直到下一道断层突然崩开。 人类重返月球的着陆点选在哪里, 不仅要看光照、水冰和通信, 还得先看清楚脚下这块看似沉睡的冷石头,到底在哪个角落憋着下一次撕裂。

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