一场发生在数十亿年前的猛烈撞击,可能把月球深处的岩石翻到了靠近南极的表面上。这些岩石或许正是科学家们梦寐以求的“时间胶囊”,记录着月球乃至整个太阳系年轻时的样子。

两篇互为补充的新研究,不仅还原了那次惊天动地的撞击过程,还带来了一个令“阿尔忒弥斯”任务规划者兴奋的线索——来自月球内部的宝贵物质,可能比过去认为的更接近地表,伸手可及。

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“这个盆地给了科学家一个罕见的机会,去研究月球最早期的历史。”研究合著者、西南研究院科学理事会执行主任威廉·博特克博士说。撞向月球表面的力量极其巨大,可能把来自月球深处的物质,包括部分月幔,都挖了出来。

研究的核心焦点,是月球背面那个巨大无比的南极-艾特肯盆地。它是月球上最大、最古老,同时也是保存最完好的撞击结构之一。正因为它在月球历史极早期就形成了,科学家将其视为了解早期太阳系环境的一个独特窗口。而这片区域,恰好又紧邻着NASA为“阿尔忒弥斯”载人登月任务所圈定的候选着陆区,其科学价值与探索意义不言而喻。

为了搞清这个巨型盆地是如何诞生的,研究人员利用先进的计算机模型,对那次远古撞击进行了模拟重现。模拟结果描绘了这样一个画面:撞击天体并非来自随机的方向,而是从月球的北方一路向南,以一个极低的角度斜向撞上月球表面。这种特殊的入射轨迹,恰好能解释为何南极-艾特肯盆地会呈现出一种独特的、拉长且逐渐变窄的形态。

“我们的模拟不仅生成了形状与性质都匹配的撞击盆地,还告诉了我们关于制造它的‘炮弹’以及撞击方向的信息。”该研究的第一作者、普渡大学的胁田茂博士解释道。模型进一步揭示,这个“炮弹”本身也非比寻常。它并非一块简单的固态巨石,而更像一个微缩版的原行星,内部结构复杂,拥有一个铁质核心,外面包裹着岩石物质。

当这个结构复杂的撞击体猛烈撞上月球时,它产生了极其惊人的能量。撞击不仅凿出了一个深邃且底部凹凸不平的空腔,还在中心区域产生了足以熔化岩石的炽热高温。巨大的力量将海量的月壳与月幔物质抛射进太空,随后,这些物质中的大部分又如雨点般回落到刚刚形成的盆地底部,铺就了一层复杂的地质毯子。

另一项研究则借助引力数据,细致地分析了这些被抛射出来的物质最终是如何分布的。结果显示,盆地底部的某些区域,其物质密度异常地高,这很可能就是来自月幔深处的岩石在撞击后被翻搅到近表面的直接证据。对于未来的“阿尔忒弥斯”宇航员来说,这意味着他们可能无需进行深钻,只要在盆地内的特定区域进行采样,就能触碰到原本深埋于月球内部、承载着月球起源与演化关键线索的稀有材料。