火山活动可能导致月球两极漂移

在月球两极陨石坑中形成的冰沉积物表明，月球曾经在一个不同的轴上旋转

一项新的研究表明，月球两极在漫长的岁月中发生了偏移，这很可能是月球地壳下地质活动的结果。

研究人员表示，这项基于对月球南北极附近水冰分布的分析得出的发现，揭示了月球的结构和演化，并为了解地球上的水从何而来提供了线索。

“月球两极的冰记录了月球的内部演化，这似乎很疯狂——那是你最不可能想到的地方，”该研究的主要作者，亚利桑那州图森市行星科学研究所和达拉斯南方卫理公会大学的马特·西格勒说。[视频：月球轴在10亿年间偏移了6度]

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“此外，这意味着冰必须非常古老，因此可能记录了古代冰输送到内太阳系的过程，”西格勒通过电子邮件告诉 Space.com。

过去几十年中，各种航天器进行的观测表明，月球在两极附近的永久阴影陨石坑中蕴藏着大量水冰，这些陨石坑是太阳系中最寒冷的地区之一。

西格勒和他的同事研究了其中两个探测器进行的测量：NASA 先锋性的月球探勘者号 (LP) 航天器，它从 1998 年 1 月到 1999 年 7 月环绕月球飞行，以及该机构仍在运行的月球勘测轨道飞行器 (LRO)。

轨道飞行器的数据显示，正如预期的那样，两极都有冰沉积物。但也有一个惊喜：每个极点附近都存在一大片冰，位置偏离真极 5.5 度。此外，这些“位移”沉积物的位置使得穿过月球中心的直线可以将它们连接起来。

西格勒和他的团队对这一发现做出了解释，他们在今天的《自然》杂志网络版（3 月 23 日）上报告了这一发现：月球的自转轴在漫长的岁月中偏移了 5.5 度，偏移的冰层标志着“古极”。

西格勒说，模型工作表明，这些古极在大约 30 亿年前是实际的极点。

“模型只是模型，因此您可以使迁移发生在 15 亿至 45 亿年前之间的任何时间，具体取决于您如何调整参数（例如月球地壳过去的刚度），但最有可能是在大约 30 亿年前，”他说。

研究人员认为，月球两极随后在大约 10 亿年的过程中偏移了约 125 英里（200 公里）——速度为每 126 年 1 英寸（2.5 厘米）。

“这是一个非常令人惊讶的发现。我们倾向于认为天体一直是我们所看到的样子，但在这种情况下，我们如此熟悉的面孔——月球上的人——发生了变化，”西格勒在一份声明中说。“这就像地球的轴从南极洲迁移到澳大利亚一样。随着极点的移动，月球上的人对地球嗤之以鼻。”

研究人员表示，“极地漂移”最可能的驱动因素是月球内部质量分布的转移。

加州大学圣克鲁兹分校的伊恩·加里克-贝瑟尔在《自然》杂志同一期发表的“新闻与观点”文章中解释说：“如果行星的内部质量分布发生变化，行星就会改变其方向。高密度物质团块倾向于靠近赤道，以最大限度地减少行星的自旋能量。”

加里克-贝瑟尔补充说：“如果一大堆铅块突然出现在纽约，由于行星的重新定向，该城市的纬度最终会向南移动一点。反之亦然——如果纽约的密度突然降低，它就会向北移动。”

西格勒和他的团队认为他们已经弄清楚了月球上这种质量转移发生在哪里。他们的工作指向月球近地面的风暴洋克里普陆块 (PKT) 区域，该区域在很久以前曾是火山活动区。大约 35 亿年前，PKT 地区的火山活动开始加热那里的地幔，形成“低密度热异常”——热岩石比冷岩石密度低——这导致了极移，人们这样认为。

西格勒在声明中说：“这个巨大的热地幔团块比其他地方的冷地幔轻。质量的这种变化导致风暴洋——以及整个月球——移动。”

研究团队成员认为，极地冰早于月球轴移，这表明该物质确实非常古老。因此，新的研究结果可能有助于科学家更好地掌握地球上水的起源。

西格勒在声明中说：“冰可能是来自为地球提供原始水的同一来源的时间胶囊。这是我们在地球上没有的记录。地球已经多次改造自身，这里没有任何古老的东西留下。来自月球的古老冰可以为这个深奥的谜团提供答案。”

加里克-贝瑟尔说，如果西格勒和他的同事提出的解释是正确的，那么就会提出一个新的问题。

他写道：“月球的火山活动在 30 亿年前基本停止，这意味着自那时以来，PKT 可能一直在变冷和变稠，而不是变热。因此，在此期间极地漂移的方向与产生冰古极的漂移方向相反。”

因此，研究人员表示，研究人员尚未完全了解“真极移”(TPW) 或驱动它的机制。事实上，西格勒和他的团队强调，需要做更多的工作才能实现这一目标。

研究人员在他们的《自然》杂志论文中写道：“原位测量、样本返回和高分辨率轨道地球化学测量可以区分合理的 TPW 情景。”