科学家在月球背面发现了一个热点

科学家们利用中国绕轨航天器的数据发现，月球背面一座古老火山下方的岩石出人意料地保持着温暖。

他们指出，康普顿-贝尔科维奇火山群下方的地质管道中，有一大块花岗岩由岩浆凝固而成。

领导这项研究的亚利桑那州图森市行星科学研究所科学家马修·西格勒说：“我想说，我们正在给这个真正的火山特征敲响棺材。” “但有趣的是，它具有类似地球的火山特征。”

上周公布的结果 在《自然》杂志上，他帮助解释了很久以前在月球一个奇怪的部分下发生的事情。 该研究还强调了中国太空计划收集的数据的科学潜力，以及美国研究人员如何克服使用这些数据的障碍。

在这项研究中，Siegler 博士及其同事分析了 2007 年发射的嫦娥一号和 2010 年发射的嫦娥二号这两个不再运行的中国航天器上微波仪器的数据。 由于国会目前禁止美国宇航局与中国之间的直接合作，而且该研究是由美国宇航局资助的，西格勒博士无法与收集数据的科学家和工程师合作。

“这是一个限制，”他说，“因为我们无法打电话给在中国制造该设备的工程师说，‘嘿，我们应该如何解释这些数据？’” “如果我们一直与中国科学家一起研究这个问题，那就太好了。 但我们不被允许这样做。 但幸运的是，他们已经公开了一些数据库。”

他能够借鉴中国学者冯建清的专业知识，冯建清在一次会议上认识了西格勒博士。 冯博士曾在中国科学院探月工程工作。

“我意识到，结合不同国家的月球探测数据将加深我们对月球地质的理解，并带来令人兴奋的结果，”冯博士在一封电子邮件中说。 “所以，我辞掉了在中国的工作，搬到了美国，加入了行星科学研究所。”

两颗中国轨道飞行器都配备了微波仪器，这在许多地球轨道气象卫星上很常见，但在行星际航天器上很少见。

因此，嫦娥一号和嫦娥二号的数据提供了月球的不同视图，测量了地表以下 15 英尺的热流，并被证明是研究康普顿-佩尔科维奇怪异现象的理想选择。

从视觉上看，该地区看起来并不起眼。 （它甚至没有自己的名字；连字符的名称源自附近的两个陨石坑：康普顿陨石坑和贝尔科维茨陨石坑。）尽管如此，该地区几十年来一直让科学家们着迷。

20 世纪 90 年代末，时任洛斯阿拉莫斯国家实验室科学家的戴维·劳伦斯 (David Lawrence) 正在研究 NASA 月球勘探者任务收集的数据，并指出 伽马射线的亮点 从月球背面的这个地点拍摄。 伽马射线的能量是光的最高能量形式，对应于钍，钍是一种放射性元素。

“这是这些奇怪的地方之一，其钍丰度非常突出，”劳伦斯博士说，他现在是马里兰州约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家。 “我是一名物理学家。我不是月球地质学专家。但即使作为一名物理学家，我也看到了这一点，并说，‘嗯，这是值得进一步研究的东西。’”

接下来的发现是在 2009 年 NASA 月球勘测轨道飞行器抵达之后进行的。华盛顿圣路易斯大学地球与行星科学教授布拉德利·L·乔利夫 (Bradley L. Jolliffe) 领导了一个团队 我查看了康普顿·贝尔科维茨的高分辨率照片。

乔利夫博士说，他们看到的东西“看起来可疑地像火山口”，指的是火山边缘的遗迹。 “如果你考虑到这些特征已有数十亿年的历史，那么它们保存得非常完好。”

由 Catherine Shirley 领导的最新分析现在，在英国牛津大学，这座火山估计已有 35 亿年的历史。

由于月球土壤是良好的绝缘体，可以减少昼夜温度变化，因此微波发射很大程度上反映了月球内部的热通量。 西格勒博士说：“你只需要在地表以下行走约两米，就不会看到太阳的热量。”

在康普顿贝尔科维奇，热通量高达每平方米 180 毫瓦，大约是月球背面平均高度的 20 倍。 该温标对应于地表以下约 6 英尺处低于 10 华氏度的温度，或者比其他地方高出约 90 度。

“这一点很突出，因为与月球上的其他地方相比，它很热，”西格勒博士说。

为了产生如此多的热量和钍伽马射线，西格勒博士、冯博士和其他研究人员得出结论，含有钍等放射性元素的花岗岩是最有可能的来源，而且一定有大量的放射性元素。

“它似乎专门识别了下面的材料类型，”《自然》杂志文章的审稿人之一劳伦斯博士说。

“这只是冰山一角，”他在谈到最初的伽马射线发射时说道。 “你在康普顿-贝尔科维奇身上看到的是一种表面的表达，背后隐藏着更大的东西。”

月球上的其他地方都可以看到火山。 凝固的熔岩平原——玄武岩海或海——覆盖了大面积的地表，大部分位于近侧。 但康普顿-比尔科维奇不同，它类似于地球上的一些火山，如富士山和圣海伦斯火山，喷出更粘稠的熔岩。

花岗岩在太阳系的其他地方很罕见。 在地球上，花岗岩是在火山区形成的，在这些火山区，洋壳被板块构造推到大陆下方，板块构造是推动地球外地壳部分的地质力。 水也是花岗岩的主要成分。

但月球大部分是干燥的，缺乏板块构造。 50多年前美国宇航局宇航员带回的月球岩石只含有少量花岗岩颗粒。 但来自中国轨道飞行器的数据表明，康普顿-贝尔科维奇下方有超过 30 英里宽的花岗岩地层。

“现在我们需要地质学家弄清楚如何在没有水、没有板块构造的情况下在月球上产生这种特征，”西格勒博士说。

乔利夫博士没有参与这项研究，他说这篇论文是“非常好的新贡献”。 他说，他希望美国宇航局或其他航天机构能够向康普顿-贝尔科维奇发射一艘航天器，进行地震和矿物学测量。

这样的任务可以帮助测试关于火山最初是如何形成的想法。 一种假设是，一股炽热的物质从地壳下方的地幔中升起，就像夏威夷群岛下方的情况一样。

至于冯博士，他目前在美国工作的签证即将到期。 他正在申请一份新的职位，在中美地缘政治角力中继续自己的科学生涯。

“我们现在开始研究月球上其他可能的花岗岩系统，”他说。 “此外，我们还将扩展我们的模型来探索木星的冰冷卫星。因此，我试图尽可能长时间地留在美国。”