来自《自然》杂志
当苏联探测器月球3号传回月球背面的首批照片时，它们显示月球背面比正面明显布满更多陨石坑。相比之下，月球正面的地壳有更多大型、浅盆地。在这些图像首次让研究人员感到困惑50多年后，今天发表在《科学》杂志上的一项研究解释了这些观测结果。
一些理论认为，月球正面大型盆地的形成是由于小行星撞击，这些小行星比造成月球背面陨石坑的小行星更大。但最新的研究表明，观测到的盆地并不能准确反映最初撞击的大小，因为在太阳系早期历史中小行星撞击月球表面时，月球正面较温暖和柔软的地壳像黄油一样融化，产生巨大的熔岩流，填满了撞击坑，并将它们变成了盆地。
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为了改进先前对盆地大小和分布的估计，该研究背后的团队使用了NASA的重力恢复和内部实验室任务（GRAIL）的数据，这是两颗自2011年以来一直在绕月球运行并绘制其引力场强度细微变化的卫星。第一作者、巴黎地球物理研究所的行星科学家卡塔琳娜·米尔科维奇说，盆地的特征是地壳较薄。该团队使用GRAIL的重力地图来寻找这种薄地壳并测量盆地的真实大小。
米尔科维奇说：“我们几乎完全不必看地形，只需看地壳厚度。”研究人员发现，尽管月球的两面都有相同总数的撞击坑，但正面有八个直径大于320公里的盆地，而背面只有一个。
热撞击
米尔科维奇指出，小行星的撞击应该平等地打击了两面。不对称性可能是由于相对较小的物体在正面超常发挥，比在背面更容易产生盆地。
模拟显示，如果正面最大的黑暗区域——被称为风暴洋的火山岩平原——比背面的地壳热数百摄氏度，那么那里的撞击将产生比背面类似大小物体撞击产生的盆地大两倍的盆地（见下方视频）。
更硬和更软的着陆：这些模拟显示，小行星撞击到年轻月球表面的碰撞会在地壳温度因放射性而升高的区域（右）产生比在正常温度区域（左）更大的陨石坑。
事实上，大约40亿年前，或月球形成后5亿年，正面可能比背面更温暖。研究正面的研究人员已经探测到放射性同位素的存在；马萨诸塞理工学院剑桥分校的行星科学家、GRAIL的首席研究员玛丽亚·祖伯解释说，它们的衰变会加热岩石。
夏威夷大学檀香山分校的月球科学家杰弗里·泰勒说，这些发现与观测结果非常吻合，但对于是什么导致了正面和背面之间同位素含量惊人的不对称性，“尚未达成共识”。一种主要的理论认为，富含放射性元素的物质在一个巨大的火山柱中上升，形成了一个岩浆盆地；另一种理论认为，它来自于与直径约1000公里的姊妹月球的碰撞。
科罗拉多州博尔德市西南研究院的月球科学家威廉·博特克说，这项工作可能导致研究人员重新审视早期太阳系中小行星撞击的剧烈程度。“这可以用来更准确地推导出四十亿年前小天体种群的样子。”
本文经《自然》杂志许可转载。该文章于2013年11月7日首次发表。