月球內部隨時間逐漸冷卻，可能使整個天體緩慢收縮，並在表面形成逆斷層等地質構造。美國史密森學會國家航空暨太空博物館的研究團隊，利用NASA「月球勘測軌道探測器」（LRO）搭載的月球勘測軌道相機（LROC）影像，建立迄今最完整的月球年輕逆斷層評估。研究辨識出分布於月球高地與月海的數千個斷層地形，估計月球在晚期地質演化階段的半徑已縮減約42至46公尺，平均值約45公尺。成果於2026年10月刊登在《行星科學期刊》（The Planetary Science Journal）。
以月球近側為中心的月球全球地圖。紅線標示了超過8900條葉狀斷崖的位置，藍線標示了超過2000條小型月海脊的位置。葉狀斷崖和小型月海脊均由逆衝斷層形成，而逆衝斷層則是由月球內部冷卻和潮汐力引起的全球收縮所驅動的。圖片來源：NASA/ASU/Intuitive Machines/Smithsonian
研究分析的地形包括高地常見、外觀呈弧形的葉狀斷崖（lobate scarp），以及月海玄武岩平原中的小型月海脊。這些地形被認為是逆斷層活動的地表表現。當月球外殼受到擠壓，岩層沿斷層面相互推擠，使部分地表抬升。研究團隊結合高地與月海的斷層分布，估算月球全球面積收縮應變約為0.0048%至0.0053%。其中，高地逆斷層對總半徑縮減的貢獻遠大於月海脊，顯示高地構造是重建月球晚期收縮歷史的關鍵依據。
在月球北極附近的穆切茲L撞擊坑（the Mouchez L impact crater）內，永久陰影區中存在著葉狀斷崖。月球葉狀斷崖是年輕的、類似懸崖的地貌，由逆衝斷層形成。逆衝斷層是地殼物質收縮斷裂時，一側向上推擠到另一側之上而形成的。圖片來源：NASA/KARI/ASU/Intuitive Machines/史密森學會
若假設過去約4億年來月球半徑以均勻速率縮減，推估每百萬年最多縮減約11公分。若斷層活動可追溯至約8億年前，平均速率則約為每百萬年6公分。這些數值是根據地質構造反推的模型估算，並非直接連續測量月球半徑所得。研究也推估，這種收縮可產生約4百萬帕的均勻壓縮應力，與過去記錄的淺層月震應力降估值相符，暗示月球收縮與部分月震活動可能具有關聯。
此為穆切茲L撞擊坑底部葉狀斷崖的影像近照。圖中前景是較大的斷崖，後方則是較小的斷崖。高程資料顯示，較大斷崖的最大落差（高於周圍地形的高度）超過100公尺。圖片來源：NASA/KARI/ASU/Intuitive Machines/史密森學會
研究同時提出一項疑問：部分月球熱演化模型預測，月球歷史上的總收縮量應遠大於目前斷層地形所顯示的結果。研究團隊認為，月球早期可能存在厚實、多孔且高度破碎的巨厚風化層，具有隔熱效果，使內部冷卻與收縮延後；另一種可能是月球岩石圈具有較強的彈性，直到近代累積的應力達到門檻後，逆斷層才大量形成。由於月球內部仍可能持續冷卻，既有斷層的活動與新斷層形成或許尚未停止，也凸顯持續監測月震與評估未來探測任務安全的重要性。
資料來源：Phys.org
文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。
