月球表面下的金属可能比预估的更丰富

使用微型无线电频率的数据(小型rf)仪器在美国宇航局的月球勘测轨道飞行器(LRO)，美国一个研究小组已经发现月球陨石坑的底部，发现的证据表明，月球地下可能更丰富的金属，如铁和钛。

这张照片是穿过雨海向南拍摄的，哥白尼陨石坑直径93公里(58英里)，可以从远处看到，可以看到几个小的环形山，这些陨石坑朝向哥白尼，是由哥白尼形成时喷出的物质所产生的次生陨石坑，皮西亚斯火山口直径20公里(12.4英里)，这张照片是阿波罗17号宇航员在1972年拍摄的，图片来源:月球和行星研究所。

大量证据表明，月球是火星大小的原行星忒亚(Theia)与年轻的地球碰撞的产物，形成于残余碎片云的引力坍缩，因此，月球的主要化学成分与地球非常相似，然而，如果仔细观察月球的化学成分，这个说法就变得让人怀疑起来。

例如，月球高地的岩石中含有的含金属矿物就比地球少，如果地球在撞击前已经完全分化为地核、地幔和地壳，使得月球大部分缺乏金属元素，这一发现或许可以得到解释，但是看看月球上的玛利亚，那里的金属含量比地球上许多岩石还要丰富。这种差异让行星科学家感到困惑，大量关于撞击原行星在多大程度上造成了这种差异的问题和假设

在这项新的研究中，南加州大学的研究者埃萨姆·赫格和他的同事们发现了一种奇怪的现象，可能会给出答案。利用微型射频仪器，他们试图测量堆积在月球北半球陨石坑地面上的月球土壤的介电常数，他们注意到这种特性随着陨石坑的大小而增加，对于2-5公里(1-3英里)宽的陨石坑，介电常数随着陨石坑的增大而稳定增加，但对于5-20公里(3-12英里)宽的陨石坑，介电常数保持不变。

“这是一种令人惊讶的关系，我们没有理由相信它会存在，”赫格博士说。这种现象的发现为一种新的可能性打开一扇门，由于形成更大陨石坑的陨石也会在月球的地下挖得更深，科学家们推断，更大陨石坑内尘埃介电常数的增加可能是陨石挖掘了地表下的铁和钛氧化物的结果。

如果他们的假设是正确的，那就意味着只有月球表面最初几百米的地方很少有铁和钛的氧化物，但在表面之下，有一个稳定的增长，一个意想不到的富矿。

通过比较LRO的广角相机、日本的月亮女神号任务和美国宇航局的月球探测仪所拍摄的陨石坑底部的微型rf雷达图像和金属氧化物地图，该团队验证了它所疑惑的现象，更大的陨石坑，其介电材料也增加了，金属含量也更丰富，这表明从0.5-2千米(0.3 – 1英里)深处挖掘出的铁和钛氧化物比从0.2-0.5千米(0.1 – 0.3英里)深处挖掘出的要多。

这些结果是根据美国宇航局最近的重力恢复和内部实验室(GRAIL)任务的证据得出的，该任务表明，在月球巨大的南极——艾特肯盆地下面几十到几百公里处存在着大量的高密度物质，这表明高密度物质在月球的地下并不是均匀分布的。

“通过提高我们对月球地下到底有多少金属的了解，科学家们可以减少关于它是如何形成、如何演变以及它如何有助于维持地球上的可居住性的种种含糊之处，”赫格说。

“仅我们的太阳系就有200多颗卫星，了解这些卫星在其运行的行星的形成和演化中扮演的关键角色，可以让我们更深入地了解地球以外的生命条件是如何、在何处形成的，以及它们可能是什么样子的。”

这项研究发表在《地球和行星科学快报》杂志上。

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