发布时间：2025.05.15

源地址：https://www.reuters.com/science/gravity-study-shows-why-moons-two-sides-look-so-different-2025-05-14/

一幅未注明日期的艺术概念图展示了约 20 至 30 亿年前月球炽热的内部及火山活动。据信，月球近侧（面向地球的一面）的火山活动促成了以广阔月海为主的地貌，这些月海由冷却凝固的熔岩形成

华盛顿，5 月 14 日（路透社）——通过两艘 NASA 机器人航天器获取的数据，对月球重力的详尽分析为揭示月球两侧——一侧永远面向地球，另一侧永远背向地球——为何外观迥异提供了新的线索。

美国航天局 GRAIL（重力恢复与内部实验室）任务的数据表明，月球深部结构存在不对称，这显然是数十亿年前近侧剧烈火山活动造成的，这些活动塑造了月球表面特征。

研究人员发现，月球近侧在绕地球椭圆轨道运动时比远侧略有更明显的形变，这归因于地球引力的影响——即潮汐变形过程。他们表示，这反映了月球内部两侧，特别是地质层中的地幔存在差异。

“我们的研究表明，月球内部并不均匀：面向地球的一侧——近侧——在深层比远侧更温暖且地质活动更为活跃，”加州 NASA 喷气推进实验室太阳系动力学组主管、该研究的第一作者 Ryan Park 说道，该研究于周三发表在《自然》杂志上。

月球近侧覆盖着广阔的平原，称为“月海”，由数十亿年前冷却凝固的熔岩形成。远侧地形则更加崎岖，平原较少。

一些科学家假设，月球近侧强烈的火山活动导致放射性、产热元素在地幔近侧积累，从而驱动了今天观察到的表面差异。最新研究结果为这一观点提供了迄今为止最有力的证据。

研究人员估计，月球近侧地幔平均温度比远侧高约180至360华氏度（100至200摄氏度），这种热差可能由近侧钍和钛等元素的放射性衰变维持。

“月球的近侧和远侧外观差异显著，体现在地形、地壳厚度以及内部产热元素的含量上，”Park 说道。

月球直径约为2160英里（3475公里），略大于地球直径的四分之一。月球地幔位于地壳下方、核心上方，深度约为22至870英里（35至1400公里）。地幔约占月球质量和体积的80%，主要由橄榄石和辉石矿物组成，类似于地球的地幔。

加州理工学院计算行星科学家、喷气推进实验室重力传感器设计团队成员、研究合著者亚历克斯·伯恩表示：“地幔中检测到的不对称性与表面地质特征相符——例如，近侧与远侧约30至40亿年前的月海玄武岩（火山岩）丰度差异——这表明驱动古代月球火山活动的过程至今仍在发挥作用。”

研究人员花费多年时间分析了 GRAIL 任务中“退潮”和“涨潮”两颗卫星于 2011 年 12 月至 2012 年 12 月绕月轨道采集的数据。

Park 表示：“我们的研究提供了迄今为止最详尽、最精确的月球重力图。”

Park 补充道：“这张增强版重力图是开发月球定位、导航与定时（PNT）系统的关键基础，而该系统对未来月球探测任务的成功至关重要。通过加深对月球重力场的理解，有助于建立精确的月球参考框架和时间系统，从而实现航天器和地面作业更安全、更可靠的导航。”

研究人员表示，利用重力数据评估月球内部结构的方法同样可应用于太阳系其他天体，如土星卫星恩克拉多斯和木星卫星盖尼米德，这两个世界在寻找地外生命的探索中备受关注。

同时，这些新发现也丰富了人类对地球永恒伴侣——月球的认识。

Park 说：“月球在稳定地球自转和产生海洋潮汐方面发挥着关键作用，进而影响自然系统和日常节律。通过人类和机器人探测任务，我们对月球的表面和内部有了更多了解，但其深层结构和历史仍有许多未解之谜。作为我们最近的邻居，月球依然是科学发现的重要焦点。”