月震
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月震指的是月球内部发生能量释放,导致月表产生震动的地质现象。它与地球上的地震类似,但发生的机制、频率和强度有显著不同。理解月震首先需要知道,月球并非一个完全“死亡”的天体,其内部仍存在微弱的构造活动和能量释放过程。
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月球上缺乏像地球这样活跃的板块构造,因此不存在板块移动碰撞引发的典型构造地震。月震的震源主要分为四种类型:深层月震、浅层月震、陨石撞击月震和热月震。这个分类是基于触发震动能量来源的不同。
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深层月震是最常见的一种,约占已记录月震的一半以上。它们的震源深度位于月球表面以下700公里至核心边界(约1500公里深)之间,与地球上的深源地震区域类似。深层月震的发生与地球对月球的潮汐引力周期性变化密切相关。由于月球轨道是椭圆的,地球引力对月球的“拉扯”力度会周期性变化,这种应力变化会触发月球内部断层(尤其是深部)的错动。深层月震通常震级很小(里氏1-2级),但会周期性复发。
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浅层月震发生在月球表面以下50-200公里的区域,数量较少但威力最大,记录到的最大震级可达里氏5.5级。其震源机制尚不完全清楚,但普遍认为可能与月球整体冷却收缩导致的外壳应力积累和释放有关,或是局部地质构造活动的结果。一次浅层月震可以持续震动长达十分钟,而类似震级的地震通常只持续几十秒。
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陨石撞击月震是由流星体、小行星或彗星撞击月表直接产生的震动。其波形特征与内部震源产生的月震不同,通常从撞击点开始,震动迅速衰减。阿波罗任务通过监测这种月震,校准了撞击体的质量和能量估算方法。
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热月震是最微弱的一种,由月球表面在长达约14.5地球日的月昼被太阳剧烈加热(最高约127℃),又在月夜急剧冷却(最低约-173℃)时,岩石因热胀冷缩破裂或移位所引发。这类似于地球上岩石因温差崩解的“剥落”现象,但发生在整个月表尺度。
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对月震的研究主要依赖于阿波罗计划(1969-1977年)在月面设置的月震仪网络。这些仪器持续工作了约8年,共记录了超过1.3万次月震事件。这些数据是了解月球内部结构的关键。通过对月震波(P波和S波)传播速度、路径和衰减的分析,科学家得以绘制月球内部的“分层图像”。
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基于月震数据建立的经典月球内部结构模型为:最外层是厚约60-70公里的月壳(背面比正面厚);其下是厚约1000公里的月幔,可能由橄榄石、辉石等硅酸盐矿物组成;中心是一个半径约350公里的月核。月核又分为一个可能由铁和少量硫组成的固态内核(半径约240公里)和一个液态外核(厚约100公里)。月震波在液态外核中传播特性的变化,是推断其存在和状态的关键证据。
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研究月震具有多重意义。它揭示了月球内部并非完全刚性,仍存在由潮汐力驱动的微弱地质活动;它精确描绘了月球的分层结构,为月球起源和演化理论(如大碰撞起源说)提供了关键约束;这些知识也为未来建立永久月球基地的选址和抗震设计提供了至关重要的科学依据,特别是评估浅层月震的潜在风险。