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月球內部如同地球一樣擁有核心



  美國航太總署(NASA)馬歇爾太空飛行中心(Marshall Space Flight Center)Renee Weber等人,利用最新的地震技術分析阿波羅時代安裝在月表的月震儀所收集的資料,科學家認為月球的核心很可能與地球的類似。這對研究月球形成理論者相當重要,因為月核與月球磁場發展與維持的發電機理論(dynamo)有關,是月球形成理論的關鍵線索。

  根據研究結果,月球內部擁有一個固態、含鐵豐富的內核,直徑約240公里;在內核之外還有個液態、主要成分為鐵的外核,直徑約330公里。月核除了鐵之外,還含有少量比較輕的元素,例如硫等。這與最新的地核研究結果類似,在地球外核邊緣可能有硫和氧等較輕的元素。這是科學家首度直接針對月核所做出的研究。

  美國航太總署(NASA)於1969~1972年間所執行的阿波羅任務(Apollo)裡的「被動地震實驗(Passive Seismic Experiment,PSE)」計畫,總共在月表安裝了4架月震儀,這些月震儀持續記錄月球的地震活動,直到1977年底才結束這個計畫。

  Weber等人分析這些月震儀陣列的震波圖(seismogram),藉此定位出每次月震或其他引發震動的活動的發生來源。從地震波如何通過、從那個方向通過、或甚至被月球內部各種元素反射的狀況,就可以知道月球內部不同深度的組成成份和各曾邊界的狀態。

  雖然現在有眾多繞月太空船不斷拍攝月球表面影像並傳回地球,但都僅對表面地形的演化歷史有顯著貢獻,對月球內部深處仍所知無幾。之前研究學者曾提出月球具有核心的假設,但僅是間接估計,無法直接證實,更遑論對月核的半徑、狀態及成分等提出合理的說法。

  過去月震研究所受到的先天限制,來自月球的月殼結構分成好部分,訊號會在這些月殼邊界上來回彈跳,形成嚴重的雜訊干擾。為減低這類干擾出現,Weber等人導入所謂的「震波疊加(seismogram stacking)」或「訊號數位分割(digital partitioning of signals)」的技術,經由疊加可增強訊噪比(signal-to-noise ratio),讓科學家可較清楚地追蹤每種獨特訊號在月球內部的傳遞路徑和行為。

  Weber等人希望繼續分析阿波羅任務的月震資料,進一步估算月核的性質,盡可能清楚地描繪出月球訊號,並將之應用在未來的月球任務中。此外,NASA目前正在規劃中的GRAIL(Gravity Recovery and Interior Laboratory)任務,即將在2011年發射;這個由兩架衛星組成的太空任務,將會一前一後地進入環月軌道,預定繞行月球數個月,以取得詳細的月球重力分布資料,讓科學家用另一種觀點來研究月殼到月核的細微結構,並希望能間接瞭解其中的熱能演化歷史。



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