在多数人的直觉里,月球早就凉透了。那里没有漂移的板块,也没有风雨继续改造地表,除了偶尔撞上来的陨石,脚下应该是一块不会再变的旧岩石。

月球仍在冷却和收缩:过去几亿年间,它的直径缩小了大约50米,并在硬脆的月壳上挤出数千条断层陡坎。

这些断层中有一部分可能仍在活动。人类准备在月球南极长期停留时,真空和低温并不是全部风险,选址还得考虑脚下会不会发生持续很久的浅源月震。

打开网易新闻 查看精彩图片

一、像风干葡萄一样起皱的月面

阿波罗宇航员留在月面的地震仪组成了一张小型观测网,从1969年工作到1977年。记录里既有陨石撞击,也有月球深处受地球潮汐作用触发的周期性震动,其中还有28次来源较浅、强度更大的月震

当年那几台仪器间距太大,许多浅源月震只能确定一个宽泛区域。几十年后,月球勘测轨道飞行器拍下高分辨率图像,人们才在月面上看清数千条细长的悬崖状凸起。

这些被称为叶状陡坎的地貌通常只有几十米高、几公里长。它们在月球各处随机分布,切断了许多古老的环形山,甚至把一些只有几百万年历史的小陨石坑硬生生剪成了两半。

有些陡坎切过很年轻的小陨石坑,附近还出现了新鲜滑坡和被扰动的月壤。它们不是只在月球早期活动过的旧伤,部分断层在较近的地质时期仍发生过位移。

大约50米的收缩量也不是在月面上直接量出的现时变化,而是研究者根据这些全球分布的年轻构造,结合月球长期冷却模型得到的尺度估计。它描述的是几亿年积累的结果,不能换算成每年固定缩小多少。

打开网易新闻 查看精彩图片

二、没有缓冲带的硬碰硬挤压

月球缩小的物理原因并不复杂。随着核心残余热量持续散逸到太空,内部物质冷却降温,整颗天体的体积必然发生收缩。

地球可以通过板块俯冲和岩层缓慢变形来容纳一部分应力,月球没有这样的全球板块系统。内部体积往里缩时,外面的硬壳受到挤压,一侧岩石沿断面推到另一侧上方,形成逆冲断层。

断层突然滑移时,积攒在岩层里的应力会以震波释放。研究人员重新分析阿波罗数据后发现,28次浅源月震中有8次发生在年轻断层陡坎约30公里范围内,并且集中在月球受地球潮汐应力较强的时段。

这是断层可能仍活动的重要证据,但震中误差很大,不能把每次月震都精确钉在某一条断层上。已记录的浅源月震中,最强者估计达到约5级。

那套台网集中在月球正面,而且只有少数测站。研究人员能比较月震、断层距离和潮汐周期,却无法像今天的地球地震台网那样画出精细震源。因此,这里成立的是统计关联,不是逐条断层的活动证明。

三、震波为何迟迟散不掉

阿波罗地震记录有一个显眼特征:信号衰减得很慢,长长的尾波可以延续很久。月球浅层经历过长期撞击,岩石高度破碎,震波会在裂隙和碎块之间反复散射;同时,月球内部对震动能量的吸收又很弱。

同一份能量因此被散射成复杂尾波,迟迟耗不干净。浅源月震的晃动可能持续数小时,远长于地球上震级相近的地震。

这里的数小时是逐渐衰减的记录时长,峰值摇晃不会一直维持,也不代表余震连续不断。长时间振动会反复给结构、设备和坡面加载,工程标准不能照搬地球上一次短促震动的经验。

四、最稳的落脚点其实一直在变动

月球南极吸引探测任务,是因为那里有长时间受光的高地,也有可能保存水冰的永久阴影区。基地、着陆器和道路都需要在起伏很大的地形上找到落脚点。

2024年的一项研究把阿波罗记录中最强的浅源月震之一定位到南极附近,并在该区域识别出年轻逆冲断层。由于阿波罗台网的定位误差较大,这项结果给出的是风险区域,不是下一场月震的地址。

研究团队还模拟了相当于5级浅源月震造成的地面运动。结果显示,南极一些陡坡上的松散月壤可能失稳,永久阴影区也有坡面落入易滑范围。这里说的是模型估算的可能性,并不等于整个南极都会塌,也不能据此判定某个具体着陆点不安全。

未来的月震仪会把风险图画得更清楚。在此之前,年轻断层、坡度和月壤稳定性都应进入选址清单,与光照、通信和水冰资源一起计算。

月球每缩小一点都微不足道,但人类要在上面住得足够久,就不能把脚下那块地默认成永远不动。