月球南極 – 艾特肯盆地撞擊或由北至南 地幔物料近 Artemis 登陸區

超過四十億年前，一個龐大物體猛烈撞擊月球，撞出一個比世界第七大國家印度還要寬闊的傷痕。這個傷痕名為南極-艾特肯盆地（South Pole–Aitken Basin），橫跨月球背面約 2,000–2,500 公里，是月球表面已確認的最大撞擊盆地。科學家研究它數十年，因為它可能暴露月球深層物質——包括通常隱藏在地殼之下的月幔碎片。然而，一個謎團始終未解：撞擊體來自何方向，所有挖掘出的物質最終去了哪裡？

「南極-艾特肯（SPA）盆地形成撞擊是月球歷史上的關鍵事件。儘管是已知最古老、最大的盆地，但撞擊體大小、性質、方向及拋射物命運等關鍵細節仍不明朗，」新研究指出。現在，一項新研究主張，這次古老撞擊很可能從北向南而來，推翻部分早期解釋，並可能改變 NASA 未來 Artemis 任務的科學價值。研究人員表示，若其重建正確，月球南極附近的太空人可能降落在含有月球深層挖掘物質的沉積物中。

這將給科學家難得機會，研究源自月幔的樣本，而無需鑽探數公里地表——這是行星科學家數十年來的心願。

一個難解的撞擊坑

問題在於，該盆地總顯得矛盾。其細長錐形指向一方向，某些地殼特徵卻似暗示另一方向。先前研究個別探討這些特徵，但新作試圖在單一撞擊情境中重現盆地形狀、地殼不對稱及撞擊方向。科學家亦難解釋盆地西南富含釷和鐵的奇異化學沉積。為解謎，研究人員製作高解析度 3D 模擬，針對月球般世界上的巨型小行星撞擊。他們測試不同撞擊角度、速度、大小及來襲物體內部結構，找出最佳重現現今盆地組合。

重塑月球的小行星一個關鍵細節是撞擊體是否分異。在行星科學中，這意味物體已分層，具緻密金屬核心，周圍環繞較輕外層物質——類似地球的核心與地幔。團隊發現，此內部結構極為重要。其最佳情境為寬約 260 公里、分異物體以約 30 度淺角從北向南撞擊月球。小行星未完全穿透月殼，其緻密核心變形地表，產生盆地異常錐形。模擬顯示，碰撞分數階段展開。首先，來襲物體以極高速向外噴射物質，挖掘月球深層。

然後重力接管。不穩定坑塌陷時，盆地部分不均反彈，使內部某些區升高。高量月幔物質最終落回盆地內，而非遠飄。 研究人員亦測試不同撞擊速度。以 10 公里/秒撞擊，結果盆地過度細長，不符真實南極-艾特肯盆地。以 16 公里/秒，坑變過圓。最佳點約 13 公里/秒。此速度帶另一線索。團隊指，撞擊體很可能源自早期太陽系火星區域，而非金星-地球區近處。換言之，重塑月球的物體或為行星形成混亂時期，從外層岩石太陽系向內遊蕩的殘餘行星構建塊。

Artemis 或登陸深層月球碎片研究亦處理未來月球探險最大實務問題：挖掘月幔物質落點。模擬揭露醒目蝴蝶狀拋射圖案。月幔物質沿下行方向擴至盆地邊緣外約 550 公里，側邊約 650 公里，上行方向幾無沉積。此發現重要，因 NASA Artemis 任務瞄準盆地邊緣附近南極區。在舊南向北撞擊模型下，預定登陸區或少有月幔拋射。但「若北向南撞擊形成 SPA，Artemis III 任務或降落於含 SPA 形成撞擊挖掘月幔物質的拋射沉積內，」研究作者指出。

若太空人最終從 SPA 拋射場回收含月幔物質，科學回報將巨大。研究者可直接研究月球深內化學，確定巨撞發生時間，更懂早期太陽系岩石世界演化。這些區返回樣本應揭 SPA 年齡及月幔組成。此作亦凸顯行星傷痕保存古老事件隱藏記錄。火星及冥王星有類似巨橢圓盆地，新建模法或助重解太陽系各撞擊。但作者承認，即使先進模擬，仍無法捕捉每細微地殼變形或拋射移動。如此巨型撞擊電腦模型計算艱難，尤其重建數十億年前事件。

因此，下階段或不只靠模擬。若未來 Artemis 任務從南極區返回樣本，科學家可直接驗證預測富月幔拋射是否真存。此研究刊於 Science Advances 期刊。