月球正反两面为何存巨大差异？科学家提新解

月球正面（左）和反面（右）的对比图。

人们见到的月亮永远只是同一个半球。奇怪的是，月球对着地球的一面与背着地球一面的地貌差异非常大。一份研究认为这是月球遭遇一次重大撞击所造成的后果。

为了方便，人们习惯把月球对着地球的这面叫做正面、背着地球的那边叫做反面。月球的正面布满了各种漩涡状的阴影，科学家把这些地形叫做月海（lunar mare）。科学家认为它们是月球表面火山活动所造成的地貌。

奇怪的是，月球的背面没有这样的地貌。为什么月球只有一个半球才有火山活动，另一半却没有呢？美国布朗大学（Brown University）一个研究组通过电脑模拟月球的历史，认为他们发现了造成这种现象的原因。

南极-艾特肯盆地（South Pole–Aitken basin，简称SPA）是位于月球背面的一座巨大的撞击坑，直径大约2500公里，深6.2～8.2公里。它是距今42亿～43亿年前月球遭遇的一次撞击后形成的，是月球上最古老、最大的一个撞击坑，也是太阳系内已知的最大的撞击坑之一。

虽然位于月球背面，但是它最南端的坑壁边缘在南极露出来，地球上能够看得见。以前，科学家以为那是位于月球南极的一座巨大的山脉，曾把它叫做莱布尼兹山脉（Leibnitz mountains）。后来发现它是这个巨大盆地的坑壁，莱布尼兹山脉这个名字就被取消了，但是这个盆地保留了这个特征作为它名字的一部分。

布朗大学的研究人员建立了电脑模型，模拟很久很久以前，在月球正面出现这些火山活动之前、月球遭遇这次撞击之后的演化情况。结果他们发现，这次的撞击对月球的影响很大，不仅留下了这个巨大的坑洞，更重要的是改变了月球上化学物质成分的分布。

主要研究者之一布朗大学的行星科学家马特·琼斯（Matt Jones）在发布的新闻稿中说：“我们知道像产生SPA撞击坑这样巨大的撞击事件会产生相当大的热量。问题是它究竟会怎样影响月球内部的活动。”

他们的模型显示，这次撞击产生的热流携带着特定的化学物质成分，传到了月球的正面，而不是背面。“我们认为这就是导致月球地壳融化、产生我们今天在正面所看到的那些熔岩流的痕迹。”

换句话说，他们发现正是这次撞击产生的热量，传到月球的正面、融化了月球正面的地壳层，在正面留下了大量熔岩的痕迹，而背面没有受到这些热量的影响，所以没有这些熔岩活动的痕迹。

令人兴奋的是，这项发现也能解释科学家所发现的月球的另一个特点：月球正面很多区域都带有钾、磷，以及像钍这类会产生热量的稀土元素。科学家把它们统称为PKT元素。可是在月球的背面却没有这些元素。以前科学家就觉得这很奇怪。

研究人员从他们的模拟系统中看到，月球遭遇那次撞击后，触发了正面的火山活动。“PKT元素的形成是月球研究的一个重要问题。”琼斯说，“而形成SPA盆地的撞击事件是月球历史上的一次重要事件。这项研究把这些线索联系了起来。我认为我们的发现相当令人兴奋。”

研究者认为，他们的发现与至今所有的月球观测数据都符合，但是，这仍然只是一个理论猜测。未来几年需要其它的证据做进一步验证。

这份研究4月8日发表于《科学》（Science）的子刊《科学进展》（Science Advances）。