月球表面密布着形态各异的陨石坑,其中规模最为庞大的当属南极-艾特肯盆地(South Pole–Aitken basin,简称SPA)。这个直径超过2500公里的巨型撞击结构,长期以来吸引着科学家们的目光。近期,一项发表于权威期刊的研究通过三维数值模拟,揭示了其形成过程的全新细节——这处月球最大伤疤可能源于一颗直径约260公里的岩质小行星以浅角度撞击。
研究团队来自普渡大学,他们通过构建高精度物理模型,系统测试了不同撞击参数对盆地形态的影响。模拟结果显示,当一颗由铁镍合金与硅酸盐岩石构成的天体,以约13公里/秒的速度、30度倾角撞击月表时,其能量释放模式与SPA盆地的地质特征高度吻合。这种浅角度撞击不同于垂直坠落,它会使撞击物与月壳发生更长时间的相互作用,导致大量物质沿月球表面向南极方向抛射。
这项发现为月球内部结构研究开辟了新路径。SPA盆地底部可能暴露着月幔物质,这些深部岩石在撞击过程中被抛射至地表。由于月幔位于月壳下方数百公里处,常规探测手段难以直接获取样本。若能采集到这些喷出物,科学家将获得研究月球热演化史和内部成分的关键证据,这相当于直接翻开了月球的"地质内页"。
研究特别指出,美国宇航局正在推进的阿尔忒弥斯(Artemis)载人登月计划,其选址月球南极的决策具有重大科学价值。根据模拟结果,SPA盆地抛射物的主要堆积区正位于南极附近。这意味着未来执行任务的宇航员,有可能在月面行走过程中直接收集到来自月幔的原始样本,这种机遇将把轨道遥感数据的推测转化为实验室可分析的实物证据。
该研究还修正了传统认知中关于撞击体规模的估算。此前学界普遍认为形成SPA盆地的天体直径在170-200公里之间,而新模型通过考虑撞击角度的能量耦合效率,将这一数值提升至260公里。这种参数优化使得模拟产生的盆地尺寸、边缘隆起特征与实际观测数据更为契合,为理解太阳系早期撞击历史提供了重要参照。











