揭月球形成之谜：美宇航局绘超分辨率重力场

据国外媒体报道，来自美国宇航局的“双胞胎”月球轨道探测器日前绘制出月球高精度重力场分布图，执行本次测量任务是的重力回溯及内部结构实验室A与B探测器，被喻为“圣杯”计划。图1中显示的月球图像为“布格”重力异常图，是一种经过纬度、高度、中间层以及地形修正后，再扣除正常重力值后的重力差值，由于月球外层壳体厚度和月球地幔密度存在不同，因此科学家通过其可发现月球内部构造异常。

　　美国宇航局探测器绘制的月球重力分布图（图中红色区域表示有着更强的重力，而蓝色区域为较弱的重力场）

　　月球上长度达300英里线性重力异常分布区

　　本周三，在美国宇航局科学家公布的相关消息中提到，早期月球是一个较为“悲惨”的天体，比此前认为的存在更多的撞击事件。从这张最像的令人惊讶视图上可以看出大量的撞击坑痕迹。其实，研究人员已经了解到月球和岩质行星（包括地球在内）在长达数十亿年的演化过程中都受到小行星和彗星的猛烈撞击。来自美国宇航局的“圣杯”双胞胎探测器在轨道运行期间对月球的重力场进行了详细的探测。

　　美国宇航局重力回溯及内部结构实验室探测器于2011年底和2012年初发射进入轨道，在3月至5月间开始测量月球重力场，目前形成的叠加图像中不仅有月球遭受大量小型天体撞击留下的痕迹，也有“布格”重力异常情况分布。然而，这张能揭示月球生世之谜的图像是如何绘制而成的呢？在测量过程中，两艘“圣杯”月球探测器在轨道运行中通过发射无线电波进行间距的确认。

　　由于两艘探测器在飞掠月球表面时会经过不同地方的重力场，比如山脉和环形山，这些地区是隐藏在月面之下的质量，而且两艘探测器之间的距离也会发生改变。根据该任务的首席科学家玛丽亚·朱伯（Maria Zuber）介绍：“比起此前我们见过的重力场与地形分布图，月球看上去显得更加的破碎。”朱伯研究院目前位于麻省理工学院。此外，来自美国宇航局的消息透露，月球壳体或者最外层部分比科学家此前想象得要更薄，大约只有25英里厚度，为40公里左右。

　　周三于美国旧金山举行的地球物理联盟会议上以及在线版的《科学》期刊都对本项研究成果进行了发布。在过去的探索任务中，科学家测量到月球重力大约只有地球的六分之一，为了收集到相关数据，这两艘洗衣机大小的探测器编队飞行，掠过月球表面上方大约35英里的地方，这样的轨道动作有助于探测器“窥视”月球内部深处构造。此外，两艘重力回溯及内部结构实验室探测器也测量到月球地下围岩长度是地球类似构造的50倍，宽度也达到了1000倍左右。

　　由此产生的月球重力场地图显示了月球内部似乎是异常光滑的，这个结果符合月球是撞击形成的假说，科学家认为压裂的部分已经扩展到月球壳体的深处，可能已经渗透进入月球地幔。重力场分布图也详细地揭示了月球上的火山、盆地以及撞击坑等。在去年，有相关研究论文指出在太阳系形成早期，地球曾经拥有两个月亮，此后两颗天体发生了碰撞事件而形成了今天我们看到的月球。

　　但是对于两个月亮碰撞假说，科学家玛丽亚·朱伯认为在高分辨率的重力地形图上并没有发现碰撞的证据。对月球重力场绘制探索任务将在本月晚些时候结束，两艘重力回溯及内部结构实验室A和B将撞击月球表面。图2中显示的是长度达300英里（大约为500公里）的线性重力异常分布区，为了测量重力异常分布，两艘探测器分别在月球的另一边进行测量，并绘制出重力梯度