月球隕石坑內鐵、鈦比預期多,地下可能藏有大量金屬材料

作者 | 發布日期 2020 年 07 月 08 日 16:10 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


雖然至今討論過不少說法,但科學家其實仍不太確定月球是怎麼形成的,只推測月球組成化學成分與地球非常相似。而最近一篇新研究指出,月球隕石坑中的鐵、鈦金屬含量比想像中還要多,這可能表明月球表面下方存在大量金屬材料,可幫助釐清月球起源。

過去分析證據表明,月球應是一顆火星大小的原行星「忒伊亞」與年輕地球碰撞下的產物,此為最廣為接受的「大碰撞說」,由於和地球曾是一體,因此科學家推論月球的化學成分應與地球差不多。

然而詳細查看月球的化學成分後,這個論點變得曖昧不清。首先科學家發現月球高地岩石包含的金屬礦物質相對於地球含量較少,如果在撞擊之前地球已分化出地核、地函和地殼,那麼月球就有可能屬於貧金屬星球,可以解釋這項發現;但當科學家目光轉向月海(月球月面上比較低窪的平原)時,又發現金屬豐度變得比地球上許多岩石還要豐富,這種差異使科學家感到困惑。

現在,科學家利用 NASA 月球勘測軌道飛行器(Lunar Reconnaissance Orbiter,LRO)的微型射頻技術顯示器雷達(Miniature Radio Frequency,Mini-RF),測量月亮北半球火山口土壤電學特性(稱為介電常數),原本希望找出潛伏在火山口陰影中的水冰,沒想到意外發現介電常數隨著火山口尺寸增加而增加。

介電常數(dielectric constant)是用來比較電場與介電質之間如何影響的值,而團隊發現,土壤介電常數在寬約 2~5 公里的隕石坑中隨著洞口尺寸變大而穩定增加,在寬約 5~20 公里的隕石坑中,性質則趨於平穩恆定。

結合 LRO 廣角照相機與日本輝夜號(KAGUYA)、月球探勘者號(Lunar Prospector)的數據佐證後,研究人員確認較大的隕石坑含有更多金屬,他們假設介電常數增加的原因可能跟特定金屬礦物質濃度有關,如果這個假設正確,就代表月球表面雖然缺少鐵和鈦的氧化物,但月球表面以下卻有大量礦物質。

對月球地下金屬含量進行更精確估算,可以幫助限制月球形成、演變的假設範圍,消除一些不合理起源。科學家已經開始進行下一階段研究,希望確認金屬含量與隕石坑尺寸的關聯性,在南半球是否也成立。

新論文發表在《地球與行星科學快報》(Earth and Planetary Science Letters)。

(首圖來源:NASA