地球|双面月球：一次巨大撞击的两种结局

此次研究仿真了南极—艾特肯盆地的撞击过程，结果表明撞击会在月幔中产生一个热幔柱，热幔柱把深部放射性元素带到了月壳和月表。值得一提的是，该仿真遍历了产生南极—艾特肯盆地的各种直接撞击和掠射撞击，发现不管何种撞击，产生幔柱的区域和方向结果都一样：只在朝向地球的月球正面方向发生。
自阿波罗时代起，科学家就知道月球有两面：一面正对着地球，另一面始终背对地球，面向地球的一面较为平坦，背向地球的一面则凹凸不平，遍布成千上万的撞击坑。
月球两面为何如此不同是月球众多谜团之一。
近日，科学家对月球的两副“面孔”提出了一种全新的解释：数十亿年前，形成月球背面南极—艾特肯盆地（SPA）的巨大撞击，产生了足以传遍整个月球的巨大热量，促成了月幔物质的熔化，其中的稀土（REE）和放射性生热元素钍（Th）、钾（K）、磷（P）等被携带到与撞击区域对称的月面，形成了克里普（KREEP）岩，分布在月球正面风暴洋及其周围。放射性生热元素的集中产生了月球表面的熔岩流，最终形成月球正面的火山平原。相关研究结果发表在《科学进展》杂志上。
中国科学院国家天文台研究员平劲松向科技日报采访人员表示，新研究对揭示月球两面的成因给出了较有说服力的分析。
月面KREEP岩与月背的一个盆地有关
KREEP岩是科学家关注的焦点之一，被认为是月球火山活动持续亿万年之久的原因。 KREEP岩因富含钾（K）、稀土（REE）、磷（P）等不相容元素而得名，还包括铀（U）、钍（Th）等放射性生热元素，为月球持续的火山活动提供热源。
中国地质大学（武汉）行星科学研究所教授肖龙对采访人员表示，已有研究表明KREEP岩与钛铁矿都是岩浆洋固结过程中的末期产物，部分KREEP岩可能与钛铁矿混合在一起，分布在壳幔边界，在月壳固结之后形成。
平劲松介绍， KREEP岩最早发现于阿波罗-12样品，后来几乎在所有返月样品中都发现了其碎片，它们存在于月球正面岩浆岩区域。同时， 1994年美国克莱门汀探测器发现月球正面存在一个被称为风暴洋克里普地体的成分异常区域。
主流假说认为，月球最年轻的玄武岩（火山活动的产物）主要填充于月球正面的风暴洋克里普地体。但KREEP岩放射性生热导致月球最年轻火山活动的假说，尚未得到验证。
KREEP岩为何集中在月球正面的风暴洋？新研究提供了一个解释，它与月球背面的SPA有关。
SPA是月球上最大、最深和最古老的撞击盆地，直径约2500公里，深度6—8公里，被认为是最有可能暴露出月球深部物质的区域。
平劲松表示，新研究仿真了SPA的撞击过程，结果表明撞击会在月幔中产生一个热幔柱，热幔柱把深部放射性元素带到了月壳和月表。值得一提的是，该仿真遍历了产生SPA的各种直接撞击和掠射撞击，发现不管何种撞击，产生幔柱的区域和方向结果都一样：只在朝向地球的月球正面方向发生。
谈及这个过程的内部热量动力机制，肖龙表示，月球南部SPA遭受撞击后，大量的热量迅速向北传递， SPA下部核幔边界的温度超过1800℃ 。在温差的驱动下，月幔物质从高温区域流向低温区域。低黏度的钛铁矿层在此作用下被推向风暴洋及周围区域。钛铁矿层具有更高的密度，在重力作用下，大部分钛铁矿层缓慢下沉至核幔边界。由于基数大，风暴洋及周围区域仍会保留可观的钛铁矿及KREEP物质。
平劲松补充道，形成SPA的巨大撞击，产生了足以传遍整个月球（从月核幔传向月壳）的热能和动能，促成了月幔物质的熔化。通过月幔翻转过程，促使月球正面形成富含钛铁矿和KREEP岩的月幔源区，并把月球内部的物质如稀土和放射性生热元素借助火成过程集中携带到撞击区域月面对称的近地侧，产生我们所看到的月球表面的熔岩流，从而使得月球正反面物质呈现不对称性分布。