一块小行星或彗星的碎片以约33,000英里/小时的速度撞上月球东缘,砸出一个宽728英尺的坑。这是太阳系已知最新的最大陨石坑。没有人看到它发生,没有警报响起,没有望远镜捕捉到闪光。
然后,月球继续照常运转了一年多。
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这个发现来自日常的"家务活"。NASA的月球勘测轨道飞行器自2010年起逐月拍摄整个月球,研究人员定期把同一地形的两张照片对齐——光照条件要匹配——看看有没有什么变化。图像处理专家罗伯特·瓦格纳做了这次比对,在2024年春季的图像里发现了完全出乎意料的东西。
"我直接停下来,放下手头所有事,开始研究那个点是什么,"瓦格纳在一份声明中说。
坑只是最小的那部分
撞击的影响范围远超坑本身。冲击波向外延伸约30倍于坑的半径,把尘埃翻松到从轨道上都能看见的程度——方法是观察这些物质夜间如何冷却。再往外,它还在75英里范围内浅浅地刮擦了月面。一次在地球仪上几乎连点都算不上的撞击,却有能力重排一座城市大小的区域。
天文学家把这个新坑命名为McGetchin,纪念月球科学家汤姆·麦格奇恩。他在1973年提出的数学模型预测了大型太空碰撞后碎片如何散落。这正好和科学家从这次撞击中学到的东西对上了。
热分析显示,原始撞击留下了一种"淤伤",横跨4英里——一片在每个月球夜晚都比周围低约15华氏度的地面。冷点之所以出现,是因为撞击把表层粉状土壤充气疏松,使它再也无法保持热量。相关研究发表在两篇《科学进展》论文上。
被低估的破坏力
研究人员核查了其他近期陨石坑的目录,几乎所有大于约100英尺的撞击似乎都做了同样的事。如果这类事件频繁发生,那么这些撞击的影响范围,对月球表土的松动程度几乎和撞击本身相当。
这意味着科学家一直在数的东西——地上的坑——只覆盖了撞击实际造成破坏的一小部分。
在McGetchin周围几百英尺内,一层粉碎的岩石掩埋了几乎所有较小的既有陨石坑,一举抹掉了更早撞击的痕迹。卡车大小的巨石如今环绕在坑缘。在接触的第一瞬间,坑还没成形,物质就已横向喷出,速度快到足以越过一道山脊,在对面的平原上留下印记。
回过头看,阿波罗16号提供了碎片场之外发生了什么证据。1972年机组在South Ray陨石坑附近着陆时,宇航员的靴印在月尘中陷得比其他着陆点更深。那里的地面更软,原因不明。几十年后,月球勘测轨道飞行器开始绘制夜间温度图,发现该地点位于一片褪色的斑块内,比周围地面冷却得更快。
冷点会在10万到200万年之间消退,所以几乎所有可供研究的冷点都已被半抹去,埋在之后发生的任何事情之下。但McGetchin给了科学家一个对照案例,有"之前"和"之后"的照片。
这项研究可能对太阳系其他天体也有意义。火星在年轻陨石坑周围有类似的斑块。水星预计也有,欧洲和日本正在接近水星的BepiColombo探测器上的热感应仪器,可能会在那里首次发现一个。
与此同时,深约141英尺的McGetchin陨石坑已经开始老化。阳光和持续不断的微陨石雨会磨暗它的亮度,冷点也会逐渐回暖到周围地面的温度。
随着NASA规划未来的阿尔忒弥斯登月任务,一些科学家可能会主张未来造访McGetchin。团队希望在还有东西可看的时候,把月球车送到那里。月球车可以评估土壤有多松、那层蓬松物质有多深。轨道飞行器只能做推断。
根据NASA的数据,此前太阳系最大新鲜陨石坑的纪录保持者约230英尺,携带的能量大约是造成McGetchin这次碰撞的十分之一。像McGetchin这种规模的月球撞击,预计大约每132年才发生一次。
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