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只有地球才有的大陆漂移,在月亮上也出现了……吗?

浏览量:16 次 发布时间:2019-06-04 21:50 编辑: 来源:

浩瀚无穷的宇宙中,地球孤独地点燃着生命存在的灯火。为了消弭这份天生的孤独感,我们收听着太空中任何一丝无声的电波,寻找着宇宙中任何一处与地球环境相似的地方。人们期待着,环境适宜的星球终会迎来生命的啼鸣。


于是,一系列要素被摆上了探索者的清单——从宜居带到液态水,从富氧大气到季节气候…… 多少年过去了,我们在宇宙深处找到了一颗又一颗“潜在宜居”的行星,推演出一批又一批“相对吻合”的细节,可至今改变不了这样的事实——地球仍然有两件寰宇之中仅此一家、独一无二的特质


其一自然是生命本身;而其二,则是岩石圈的板块构造。我们每日立足的大地、放眼远眺的山川,都是地球孕育的独特奇迹。它们是板块构造的产物,是地球岩石圈亿万年生生不息的象征。


但科学家近日发现,在地球之外,其它星球也存在着以往认为只有板块活动才能形成的地质构造。这颗奇异的星球不在光年外的深空异域,而就在我们身边。


它是我们的卫星,月亮


科学家在月球上发现了以往认为只有板块活动才能形成的构造 | Steed


地球的岩石圈并非完整一块,

而是由多个独立的板块拼贴而成 | wikipedia


每一块“七巧板”都是能活动的,由于它们严丝合缝地覆盖着地球表面,中间并没有自由空间,当它们想活动时,就会与相邻板块产生力的作用。


地球上近乎所有的地质现象,都是板块间力的作用的表现。正是有了板块边缘的挤压或拉张,地球表面才会出现绵延的山岭、陡峭的裂谷、连串的岛弧和幽深的海沟。而相对稳定的板块内部,由于没有太多力的作用,水流和风才能经年累月地磨蚀着地表的高低起伏,将其抹成一马平川的平原沃野。


这些机理听上去简单,对宇宙中已知的其他星体来说,能办到的却一个都没有。有很多岩质星体拥有大气层,因而可以有风,甚至产生季节的更替(比如土卫六),另一些行星内部甚至也可以很活跃,不断发生火山与地震(比如金星和木卫一)。但无论怎样,除地球以外,人们并没见到哪颗星球的大地碎成一块一块,千万年不停地运移、千万年不停地塑造着地表的模样


而地球能产生这一切的关键,在于它拥有一个能够持续对流的软流圈。


软流圈对流拖动上覆板块发生移动的示意动图 | learnclick.com


地球上的板块运动,能量源于地核深处。


其他岩质星体就不一样了。它们体积小,内部总能量和保温能力也就小。比如火星,它的地幔早已冷却了,导致今天火星几乎没有内动力地质活动。


科学家却在比地球、甚至比火星体积小太多的月亮上,发现了以往只有在板块活动过程中才会形成的地质构造。这个地质构造不是40亿年前月球尚未冷却时的活动遗迹,直到今天它仍在活跃地运动着。


难道月球也具有板块构造,仍有着一颗未冷的内心?


50年前,阿波罗11号宇航员在月面上安装地震仪 |NASA


“逆冲推覆构造”是地壳中产生的位移量巨大的低角度逆断层。这句话听起来非常拗口,必须要拆开来解释一下。


当地壳内出现断裂面时,除非完全垂直,否则断裂面永远会把地壳分为上下两个部分。处于断裂面上边的那部分叫做的“上盘”,而处于断裂面下部的叫做“下盘”。


如果上盘和下盘之间发生了相对运动,最终产生的地质构造就叫“断层”。所谓逆断层,就是上盘向上移动、下盘向下移动的断层类型。


而所谓“逆冲推覆构造”,则需要在逆断层的前面再加两个定语:其一,断层面的倾斜角度特别低;其二,上下两盘的相对位移量非常巨大。


说穿了,你把一本书放在一个角度非常平缓的斜坡上,使劲搓一下书,把它搓上去,这就是“逆冲推覆”


人们一直认为,这种独特的大型低角度逆断层,是板块构造体系下独有的产物。道理很简单:它是“搓”出来的,就像你搓书一样。地壳中出现这种构造,意味着地壳有强大的力的作用,并且受力方向是水平的。放在地球上,这基本等同于板块构造原理的同义词了。


逆冲断层示意图。沿着粗箭头方向对块体施加力,块体产生断裂,并沿细箭头所示方向移动。当断裂面的角度很低、断块移动距离很大,即称逆冲推覆构造 | minewiki.engineering.queensu.ca


可月球有板块吗?并没有。月球的地壳是完整一块,牢牢地糊着月球整个表面。


然而,通过解译阿波罗时代的月球地震资料和地表影响数据,科学家却发现,在月球上一条平直展布的断崖下部,频繁发生着活跃的月震。通过年代学测定,科学家认为,这条断裂带产生的时间不超过5000万年。


由于月球内部活跃期终止在41亿年前,因此,新发现的这条断层,可以说是一条十分年轻的活动构造带了。


遥感拍摄的月球逆冲推覆断层。局部放大后可以看到,在平直的断面上,“上盘”皇冠娱乐平台被推了上来,覆盖了“下盘”已经形成的陨击坑 | NASA


科学家认为,这颗跟板块构造不沾边的星球,在彻底冷却40亿年之后,依然表现出板块活动才有的运动方式,是因为……月亮变小了


月球内部彻底不活跃的后果是,它会越放越凉(毕竟热胀冷缩嘛)。体积收缩,表面积就会跟着减小,地壳内部将会出现挤压力(就像苹果缩水表面会皱一样)。在挤压力的诱发下,月球地壳里就产生了这条逆冲推覆断层。


月球上逆冲推覆构造及其在地表表现形态的示意图 | NASA官网


而让这条断层持续活动至今仍频繁发生月震的,是它身边那个一直对它拉拉扯扯的地球。


月球围着地球转,它的引力会拉扯地球。离得近就拉扯得狠一些,离得远就稍微放松一些。地球上的海水经常被它拉起来——然后又放下,涨落交替,构成潮汐。而牛顿告诉过我们,力的作用是相互的。既然月亮能让地球潮涨潮落,地球反过来难道不会给月亮一点颜色看看?


同样一份潮汐力,大小是相等的,但地球本身体积巨大,因此潮汐力充其量只能让海水发生潮涨潮落,对岩石圈影响不大。可当这份力反过来施加到月球那小身板上时,月球的岩石圈就没那么好受了。


于是,在地球潮汐力的拉扯下,月球岩石圈也发生了“潮涨潮落”,表现出来的形式就是,沿着它地壳里的断裂带来回振动,形成了至今仍让月震仪频繁监测到的月震。


地球对月球施加的潮汐力,是月面断层仍然地震频发的原因。图为哈工大龙江二号卫星从月球背后拍摄的地月合影 |BG2BHC


这么说来,想在月球上看到真正的板块构造,怕是基本没谱了。岩石圈还要继续陪生物圈一起孤独下去。


但往未来想想,毕竟我们只看到了宇宙多样性的冰山一隅。近期,洞察号在火星上也发现了地震。无论月球、火星,还是未来的其它星体,每一个星球的大地震动,都如同无声的琴弦,承载着独特的故事。


只待有心人前去聆听。


参考文献

[1]Watters et al., 2019. Shallow seismic activity and young thrust faults on the Moon, Nature Geoscience.


作者:溯鹰

编辑:Steed



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