作者：尤金妮·塞缪尔·赖希，来自《自然》杂志
美国宇航局一项测量月球引力场的任务的初步结果显示，月球地壳的厚度仅为之前认为的一半。
在马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理学中心 9 月 13 日的研讨会上，当科学家们听到美国宇航局的重力恢复和内部实验室（GRAIL）任务的首席研究员玛丽亚·祖伯公布的数据时，现场观众中发出了一些惊呼。祖伯是马萨诸塞州理工学院的行星科学家，她展示了一张清晰的高分辨率重力图，该图由 GRAIL 的双子航天器在今年 3 月至 6 月期间收集的数据制成。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过 订阅来支持我们屡获殊荣的新闻报道。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
祖伯说：“与之前的 Kaguya 和月球勘探者号相比，我们的分辨率提高了三到四倍。” 她指的是之前两个绘制月球引力场的任务。GRAIL 的结果尚未由美国宇航局公开发布或公布，祖伯也没有被允许接受采访。
然而，她的演讲以及研讨会现场以及《自然》杂志采访的其他人士的激动反应表明，GRAIL 有望对其结果在未来几周内公布时，对科学家理解月球的起源和早期演化产生深远的影响。
GRAIL 的两个探测器，由美国宇航局竞赛中的小学生命名为 Ebb 和 Flow，于 2011 年 9 月发射（参见“双子星探测月球之心”）。第一个探测器于 2011 年 12 月 31 日开始绕月球运行，第二个探测器于第二天加入。到 3 月，他们已经开始详细测绘。这两个航天器交换无线电信号，记录它们相对位置的波动，然后利用这些波动来揭示由月球引力场变化引起的微小加速度和减速度。主要任务的平均高度为 55 公里，远低于重力恢复和气候实验（GRACE）使用的轨道，GRACE 是一个类似的地球重力测绘任务，必须飞得更高以避免大气摩擦。GRAIL 运营团队偶尔会将飞行器降低到 20 公里以下，以进一步提高数据的分辨率。祖伯说：“没有什么比低空飞行更好。”
祖伯向座无虚席的礼堂预告了三项科学成果。第一个是月球的地壳似乎比想象的要薄。当月球地质学家首次使用阿波罗宇航员放置的地震仪的数据估计月球地壳的厚度时，他们得出结论，它的厚度约为 60 公里。随后对这些数据的重新分析将估计值降至约 45 公里。现在，GRAIL 的结果表明，地壳的平均厚度仅为 30 公里，祖伯说。
这引起了位于华盛顿特区卡内基科学研究所的行星科学家琳达·埃尔金斯-坦顿的兴趣。人们认为，月球地壳是在斜长岩矿物结晶并从该天体表面上的岩浆海洋中漂浮出来后形成的，当时该天体是在地球和一个巨大小行星碰撞后不久形成的。“地壳厚度是关于月球起源的令人难以置信的线索，”埃尔金斯-坦顿说。
她补充说，研究人员更可能对 GRAIL 所看到的地壳厚度的变化感兴趣，因为月球科学家已经在解释为什么月球的远侧地壳比近侧地壳厚得多这一问题上遇到了挑战。假设平均厚度为 30 公里，近侧某些区域的地壳可能出乎意料地薄，这将特别难以建模。
第二个发现是月球的引力场变化与其地形之间存在高度相关性。祖伯说：“对我来说，这是我们发现的最令人惊讶的事情之一。” 结果表明，月球的引力场主要受其深陨石坑的影响，而不是其内部结构的影响。月球的地形和重力之间的这种关系比其他类地天体（如火星、金星和地球）更密切，祖伯说。“这实际上让你怀疑我们对其他类地行星的了解程度。”
密苏里州圣路易斯华盛顿大学的行星科学家布拉德利·乔利夫说，这种高度相关性“会引发一些争论”。他补充说，他还确信，完整的 GRAIL 数据集将包括一些相关性较弱的区域，这些区域揭示了月球地下重要的密度变化。
第三，祖伯报告说，GRAIL 尚未能证实一些假设存在于月球表面的较大和较老的撞击盆地。研究月球表面的月球科学家试图通过确定大型撞击盆地可能位于更可见和明显的陨石坑下的区域，来解开小行星撞击的历史——这将阐明不仅是月球，还有内太阳系其他天体的演化。但祖伯说，GRAIL 没有发现许多假设的盆地。
祖伯没有讨论 GRAIL 的一个关键目标：了解月球深层内部结构和核心。印第安纳州圣母大学的月球地质学家克莱夫·尼尔说，从数据中得出这些更复杂的解释需要更多的时间。祖伯说，GRAIL 主要任务的数据已经处理和分析完毕，这使得该任务提前了一年完成。