月球一直在缩小，会缩成葡萄干那样吗？

出品：科普中国

作者：Denovo

监制：中国科普博览

每逢中秋，我们抬头望见的那轮又大又圆的满月，似乎亘古未变，默默守护着我们。

然而你可能不知道，月球在几亿年间其实一直在缓慢收缩。

早在2010年美国国家航空航天局对月球勘测轨道器 (LRO) 图像的分析发现，随着月球内部的逐渐冷却，月球表面出现了许多推覆断层，这些是月球收缩的证据。

尽管如此，不用担心月亮会缩成像葡萄干那样布满褶皱的形态——研究显示，在过去的几亿年间，对于整体直径大约为3,474公里的月球，其仅仅缩小了约50米。

月球萎缩成葡萄干一样

（图片来源：作者AI生成）

月球的结构

月球为什么会缩小？我们可以从月球的结构开始说起。

月球的结构主要可以分为三层：月壳、月幔和月核。月球的地壳厚度大约为几十公里，主要由富含氧化物的岩石组成，表面覆盖着一层厚度不一的月壤，由陨石撞击形成的碎片和尘土构成。

月球的结构

（图片来源：Wikipedia）

月壳下方是地幔，厚度约为1000公里，主要由硅酸盐矿物组成，具有较低的密度和较高的黏度。

核心位于月球的最深处，分为外核和内核，外核被认为可能是部分熔融的液态金属，主要由铁和硫组成，而内核则是固态铁。月球的核心相对较小，占总体积的不到3%，这与地球不同，相比之下，地球的核心约占总体积的17%。

月球

（图片来源：作者拍摄）

月球也会发生“月震”

由于月球的核心较小且热活动有限，月球表面并不存在类似地球的板块运动和火山活动，但月球上也会发生类似地震的现象！

我们经常会听到国内外的地震的新闻，地震是由地壳中的应力积累和突然释放引起的自然现象。当地壳中的岩层在构造板块的运动下逐渐积累能量，超过了岩层的承受极限时，岩层会突然断裂或发生位移，释放出大量的能量。这些能量以地震波的形式传播，导致地表震动。

地震通常发生在板块边界处，如俯冲带、转换断层或扩张中脊，那里岩层的运动最为剧烈。地震的强度和影响取决于能量释放的规模和震源深度。

月球上也会有地震

（图片来源：作者拍摄）

月球上也会发生地震吗？是的，月震就是发生在月球上的地震现象，与地球上的地震类似，但有不同的成因和特性。

目前记录了数百次深层月震，并且从1969年至1977年记录了28次浅层月震。深层月震是由地球的引力的潮汐力引起的，发生在月球的500到700公里的深处，往往成群发生。

而浅层月震，通常发生在月表以下20到30公里处，由月球内部结构的应力释放引起。虽然比深层月震少见，但浅层月震规模更大，体波震级> 5.5，应力降超过 100 MPa，意味着月震释放的能量非常巨大。其他月震活动源包括陨石撞击或登月舱的登陆因素造成。还有一种热月震，与昼夜温度变化导致月球表面材料热胀冷缩有关。

月球的冷却和收缩是导致月震的主要原因之一，特别是在月球核心逐渐冷却时，月壳收缩并形成断层。这种过程会引发浅层月震，强度可达5级以上的里氏震级，持续时间较长。与地震不同，月震的震动持续时间更长，浅层月震可以持续数小时甚至整个下午，因为月球表面较为干燥和刚硬，类似于振动的音叉。

月球缩小后会有葡萄干那样的褶皱吗？

关于月球的逐渐缩小，科学家们通过NASA的月球勘测轨道飞行器和阿波罗任务的地震数据发现，月球的冷却导致其表面形成了数千个推覆断层。

推覆断层是地质学中的一种断层类型，它发生在岩层受到挤压时，使得较老的岩层沿着断层面被推到较年轻的岩层之上。这种断层通常形成于水平或近水平的应力环境中，并且断层面倾角较低（一般小于30度）。推覆断层的特点是岩层在水平挤压下发生了明显位移，造成地壳的缩短和增厚。

月球背面高地的推覆断层的数字模型

（图片来源：文献4）

可以将推覆断层比作葡萄干的褶皱，有助于我们形象化理解，但它们在形成机制和表现上有显著不同。葡萄干的褶皱是由于水分流失，外表皮在体积缩小时发生的收缩，导致表皮起皱。

而推覆断层则是地质或天体岩层在受到水平压缩时，发生大规模的岩层挤压和推移，形成较大的断层面。这些断层通常表现为小型的悬崖状地形，类似于楼梯。推覆断层的形成是随着月球内部热量逐渐散失，月壳在收缩过程中形成断层，这个过程也伴随着月壳的褶皱和破裂。

月球南极附近的推覆断层

（图片来源：文献3）

这些断层和月球的收缩与浅层月震有关，研究表明月球的这些浅层月震可能会持续较长时间，甚至达到几个小时。由于月球表面较为干燥且密实，月震的震动可以通过断层引发滑坡，尤其是在月球南极地区。该区域同时也是NASA“阿尔忒弥斯”任务的着陆候选地之一，因此地震活动可能对未来的月球探测和基地建设构成潜在风险。

今年在《行星科学杂志》上发表的一篇新论文中，研究小组将位于月球南极地区的一组断层与50多年前阿波罗地震仪记录的最强月震之一联系起来。研究人员还通过建模分析了南极区域的表面稳定性，发现一些区域特别容易受到滑坡和地震引发的影响。这些区域中，有些位于永久阴影区，可能含有水冰资源，是未来探索的重要目标，月震引发的滑坡可能影响月球表面稳定性，增加未来探测任务的风险。。

月球南极区域的月震分布

（图片来源：文献3）

结语

月球的收缩过程非常缓慢，主要通过月表的断裂和褶皱来表现。这样的变化非常微小，几乎不会影响我们在地球上看到的满月美景。因此，每年中秋，我们依然可以安心地欣赏那一轮圆润的月亮，体会它带来的宁静与祥和。

参考文献：

1.Goins, Neal Rodney, A. M. Dainty, and M. N. Toksöz. "Lunar seismology: The internal structure of the Moon." Journal of Geophysical Research: Solid Earth 86.B6 (1981): 5061-5074.

2.Nunn, Ceri, et al. "Lunar seismology: A data and instrumentation review." Space Science Reviews 216.5 (2020): 89.

3.Watters, T. R., et al. "Tectonics and Seismicity of the Lunar South Polar Region." The Planetary Science Journal 5.1 (2024): 22.

4.Watters, Thomas R., et al. "Shallow seismic activity and young thrust faults on the Moon." Nature Geoscience 12.6 (2019): 411-417.