最新研究表明，让月球“颤栗”的地震并不一定是地球引力引起的，其元凶也可能是月球的地质构造运动。换句话说，月球的“心脏”仍在跳动。
平静的地质界迎来一场大地震：象征夜之静寂的月球竟有一颗跳动的“心”！
其冰冷的灰色岩层表面之下，热浪仍在翻滚，足以融化岩石，制造“月”震。一如“凡间”的地球在板块运动中撕扯断裂、产生裂痕，月球地壳也是多灾多难。我们想象中一动不动的石质天体其实是鲜活的生命！
实际上，月球地质学专家几十年前就已知道月球会定期发生地震。“阿波罗”计划11号、12号、14号、15号和16号都在登月基地附近安置了地震仪。
“阿波罗”11 号在 1969年放置了第一个地震仪。但它很快出了故障。
1969年至1977年，地震仪共记录到数千次地震。“但几乎全部地震都是地球引力引起的。”法国国立高等航空航天学院地球物理学家拉斐尔·加西亚（Raphaël Garcia）在分析数据后总结道。
就如同月球以引发潮汐的形式影响着地球海洋，地球引力也会造成月球表面周期性变形。“这股引力使月球变形，一些区域的岩石甚至因此断裂，随即引发了地震。”巴黎地球物理研究所（IPGP）相关领域专家菲利普·洛尼奥内（Philippe Lognonné）解释道。
这类地震通常被称为“深层地震”，因为其震源，也就是“咔嚓声”出现的地方位于月球表面之下数百千米。
只不过地质学家很快发现，记录在案的数千次月球地震中，有28次算不上深层，不符合上述形成机制。“据估计，这些地震的震源离地表不到50千米。”拉斐尔·加西亚指出。此外，这些“不寻常”地震比引力引发的地震严重得多：最高强度能达到里氏5级。
在记录下来的数千次地震中，有 28 次 深 层 强震很可能不是地球引力造成的。
那么，怎样的物理现象会引发此类地震呢？
研究人员提出假设：可能是月球巨大的昼夜温差导致其表面热胀冷缩。温差最大可达250℃，足以令岩石剧烈膨胀……
但他们很快意识到，温差导致的膨胀只能引起轻微震动。此外，种种条件限制也令地球物理学家犯难。“‘阿波罗’号任务形成了地震数据网，但其质量并不理想，我们无法精确定位震源，也没法验证各种假设。”拉斐尔·加西亚回忆道。
科学家比对了 LRO 探测器拍摄的断层照片和“阿波罗”计划记录下的地震数据，提出了地质构造引发月球地震的假说。
其实在50年前，月球上建立的地球物理学站早就引入了可将地震数据数字化的技术。但在当时看来非常革命性的技术而今已显鸡肋，无法提供足够的信息开展深入分析。
疑团悬而未决，直到美国地球和行星研究中心地球物理学家托马斯·沃特斯（Thomas Watters）看到了“阿波罗”登月舱传回的全景照片，发现月球表面有疑似“疤痕”一类的存在。
箭头指向处为断层
“它们形似褶皱，约有十几米深。”他回忆道。灵感一闪而过，这些“疤痕”或许预示着真正的断层，即“逆断层”的存在。
在地球上，这类断层会导致类似褶皱出现，两大板块相互挤压，一块叠在另一块上，抬升了地球表面。“但‘阿波罗’的地震数据以及手头的图像仍不足以证实月球确实存在地质构造运动。”托马斯·沃特斯遗憾地表示。
新图像更清晰
好在今天，我们有了清晰的月球图像！
2009年，美国国家航空航天局（NASA）发送了月球勘测轨道飞行器（LRO），其搭载的探测器沿月球轨道拍摄下了精度达50厘米的月球表面图像，最微小的起伏、最细微的色彩变化，乃至最不起眼的环形山和断层都一览无余。
因此，只要想办法拿图像和“阿波罗”地震数据进行比对就行了。“这个办法好极了。”IPGP行星专家川村太一（Taichi Kawamura）赞叹道。
“我们分析了LRO收集的图像，疤痕的确存在，几乎布满整个月球表面，两极到赤道都有。”托马斯·沃特斯解释道。某些断层或许还不足5000万岁，“在地质学家看来，都是年轻的断层”，他强调。
箭头指向处为断层
此外，有几处断层显示出新近的崩塌迹象。和相邻区域比较，断层周边的土壤颜色更浅，宛如经历了一次地震后的那些碎裂、裸露的岩石。一言以蔽之，这类断层可能是月球地质构造运动造成的。
“还须指出的是，之前提到的28次地震的震源恰好位于断层附近。”托马斯·沃特斯特别强调。NASA的科学家采用了全新算法，对分别标注震源和断层的地图进行交叉比对。“看完，我差点从椅子上摔下来！”托马斯·沃特斯回忆道。28次地震中，至少有8次的震源离其中某条断层不到30千米！“太夸张了，不可能是巧合……”
托马斯·沃特斯 美国地球和行星研究中心地球物理学家
因此，月球的确发生过地质构造运动。“不同于有数块板块参与的地球地质构造运动。月球是完整的一块。”托马斯·沃特斯表示。“月球的地质构造运动是收缩性的。”菲利普·洛尼奥内补充道。
也就是说，月球处于收缩期，还在变小！它每年只缩小几十纳米，从45亿年前形成至今共缩小了一百来米，说来微不可察，但照样也能引发构造运动。
这意味着月球还没有停止冷却的脚步！其内核仍有一部分呈液态。随着液态内核慢慢固化，内核缩小，迫使月球表面一致向内收缩。科学家将此称为“热弹性冷却”。弹性一直保持着，直到某个临界点……“拉紧到一定程度，就会断裂！”菲利普·洛尼奥内描述道。月球表面因此遍布了裂缝。
月球地质构造运动的全新剧本听来诱人，但也有对不上号的地方。“断层走向应该是随机的；但我们观测到的情况并非如此。”拉斐尔·加西亚表示。月球表面那勉强算是排列整齐的裂痕或许隐藏了一次更加离奇的地质构造运动……
“我们发现，逆断层是由月球慢慢收缩造成的，潮汐力会额外对其施加作用。”托马斯·沃特斯解释道，“潮汐引发的应力变化在局部地区会放大，因此在大多数情况下，是潮汐力导致逆断层中的某个地块滑落到了另一个地块上。”于是浅层地震随之而来。
其中有8次地震发生的时间恰巧是应力沿月球轨道累积到最高值，即远地点附近时。因此最终，月球表面断层的走向是潮汐引起的剪应力的方向。“这是一种全新地震酝酿机制。”菲利普·洛尼奥内激动地说道。
记录到的 28 次地震中，有 8 次为月球地质构造运动说提供了两个强有力论据：其一，地震震源距离某处逆断层不到 30 千米；其二，所有地震都恰逢月球位于远地点附近时达到剪应力峰值。
回到基本问题：月球如何长时间保有一颗滚烫的内核？“我们不知道。”托马斯·沃特斯直白承认。
想要得到答案，那得等月球上再次建立起地震仪网络。NASA已经有了类似计划，中国的也在讨论中。可以肯定的是，天体物理学之前似乎过早地躺在功劳簿上昏昏欲睡，最近幡然醒悟了。
“关于天体内部构造的演变，我们要换换脑筋了，这非常重要。”法国国家科研中心（CNRS）奥尔良分院地质学家、地球生物学家弗朗西丝·韦斯托尔（Frances Westall）指出。“行星内部构造和地球动力学研究被冷落了几十年，最近又活跃起来。”菲利普·洛尼奥内补充道。
要知道月球并非个例。科学家一直猜测，火星也包裹了一颗液态内核。而“洞察”号探测器（InSight）在2018年11月登陆火星后放置了地震仪，并在2019年4月6日带来了火星地震的消息。
洞察号
此后，数据源源不断传回地球，对于火星地质构造运动的第一批科学解释将在今年年底发表。“水星或许也有这种仅涉及一个板块的地质运动，该行星表面也布满了壮观的逆断层。”托马斯·沃特斯补充道。
问题并不局限于地质学：未来月球基地也面临难题。尤其是因为，“想要寻找其他行星上的外星生命，理解行星地震学十分重要”，菲利普·洛尼奥内强调。
地球的地质构造运动和生命的出现存在紧密联系：大约在30多亿前，两者几乎同步发生，构成了地球化学循环的两大支柱。因此，越是看清某个天体的“颤抖”，就越能清楚地感受到远方生命的悸动。
撰文：Jean-Baptiste Veyrieras
编译：黄雅琴
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