月球可能看起来像一片干涸、死寂的荒原，但在这颗 45 亿年前的灰色岩石上发生的活动远比我们想象的要多。在本周发表在《自然地球科学》上的一项研究中，一个研究团队阐述了月球实际上正在收缩——它的内部一点一点地冷却，收缩并留下地质构造。正是沿着这些断层，科学家们现在才能够衡量月球内部的活跃程度，并看到至今仍然存在的月震的证据。
“这个故事真的始于阿波罗计划，”该研究论文的首席作者、史密森尼学会地球与行星研究中心高级科学家托马斯·沃特斯说。美国宇航局的宇航员在阿波罗 11 号、12 号、14 号、15 号和 16 号任务期间在月球上安装了五个地震数据收集站。从 1969 年到 1977 年，这些站点记录了月球上四种不同类型的地震活动，震级从 2 到 5 不等：由热膨胀引起的地震、由陨石撞击引起的地震、由绕地球轨道产生的潮汐应力引起的深源月震，以及原因不明的浅源月震。
沃特斯和他的团队对浅源月震最感兴趣，他们也想看看是否有可能与另一组数据之间存在某种联系，这组数据本身就包含着一些谜团：从地面突出的巨大的悬崖状断层陡崖，点缀在月球表面。
自 2009 年月球勘测轨道飞行器发射以来，我们终于看到了这些地貌在全球范围内的普遍性，以及它们更精细的细节，这使得沃特斯及其团队能够绘制出断层分布、模式和方向的地图。他们注意到，这些模式间接指向了断崖的成因：全球收缩。
大多数科学家认为，随着月球内部很久以前冷却下来，地壳开始像葡萄干一样收缩，导致地壳物质在几个地方向上隆起，形成了断崖。问题是，这个过程应该会形成一个非常“不明确”的断崖模式。“这根本不是我们所看到的，”沃特斯说。“它们非常有组织地以特定的方式排列。这意味着有其他事情在发生。”
该团队使用了 1969 年至 1977 年记录的 28 次月震的阿波罗地震数据，并将位置数据叠加在月球勘测轨道飞行器的断崖图像上。通过一些计算机建模，沃特斯和他的团队发现，其中八次地震是由地表下方真正的构造活动产生的，就在断层线上。该模型表明，震中距断层本身仅 19 英里，这意味着沿断层的滑动很可能产生了地震。
这意味着，这些断崖有效地成为了地质应力的热点，并且是月球至今仍在收缩的迹象。这加强了早先的观点，即月球内部仍然活跃，并且在数十亿年后仍在冷却。
这种机制还解释了为什么断崖的地貌看起来如此年轻（数千万年前），仍然看起来很清晰，并且没有随着时间的推移被陨石撞击和其他干扰所侵蚀——月球的收缩和震动是一个持续的过程，并且受到了我们迄今为止发现的数千个断崖的影响。
“对我来说，这项研究中最有趣和最令人费解的观点是，一个像月球一样大小的硅酸盐或岩石体竟然在 45.1 亿年的时间里保持了其内部的热量，”沃特斯说。传统观念一直认为，一个小型天体会迅速失去热量并变得相当不活跃。“月球完全没有走这条路。”
“现在一切都开始说得通了，”内森·威廉姆斯说，他是美国宇航局喷气推进实验室的博士后研究员，他最近在《伊卡洛斯》杂志上发表了一篇关于月球收缩产生的月球表面地貌的研究。“我们现在正在将不同的碎片组合起来，以全球的视角来看待这个过程，并且看起来一切都在收缩，甚至在相当近的时期内也是如此。而且由于月震，它看起来仍然很活跃。”
除了帮助我们更好地理解太阳系中岩石天体的演化，这些发现还为我们未来十年重返月球提出了实际考虑。“我们真的不想在任何已知存在应力”并表现出不利构造活动的区域建造，”圣母大学的月球科学家克莱夫·尼尔说，他没有参与这项研究。关于如何准确确定这些活动中心的震中的问题仍然很多，但与许多人一样，尼尔强调了在规划建立永久基地基础设施的地点时需要谨慎。“你不想让你的月球基地塌陷。”
“我希望这篇论文的结果能强调建立一个现代月球地球物理网络的需求，”沃特斯说。“地球上许多国家对登陆月球并留在那里感兴趣。这是我们长期月球目标的重要数据。”
并非所有人都相信断崖能够解释这些类型的浅源月震。“这只是试图解释浅源月震真正原因的假设之一，”德克萨斯大学奥斯汀分校地球物理学名誉教授 Yosio Nakamura 说。“我赞赏他们的努力，但我不相信这个假设是有效的。当然，我可能是错的，但他们提出的证据有很多问题，”包括浅源月震震源的深度以及震源的时间分布。“我们需要等到有更多的真实数据和进一步的观测，才能找出是什么真正导致了这些令人费解的地震事件，”他说。
如果 NASA 能够实现其“2024 年重返月球表面”的目标，我们很可能会很快获得这些观测数据。当我们重返月球时，肯定有很多东西值得我们研究，而且月球似乎并不像我们曾经认为的那样死气沉沉。
“我认为普遍的看法是，月球是一个死气沉沉、无聊的地方，”威廉姆斯说。“这并非完全正确。我们曾经去过月球，我们进行了一些出色的科学研究，但仍有很多我们不知道的事情。月球正在收缩——直到最近我们才真正意识到这一点。这太重要了。它比我们想象的更活跃、更有趣。”
