一项新研究表明，创造月球南极-艾特肯盆地的撞击是如何与月球正面和背面的组成和外观的鲜明对比有关的。月球展示给地球的“面孔”看起来与它隐藏在背面的“面孔”大不相同。月球正面主要是月球土壤--古代熔岩流的巨大、深色的残余。另一方面，陨石坑密布的背面则几乎没有大规模的泥灰岩特征。为什么这两面如此不同是月球最持久的谜团之一。
现在，研究人员对月球的两面性有了一个新的解释--这与数十亿年前月球南极附近的一次巨大撞击有关。
发表在《科学进展》杂志上的一项新研究表明，形成月球巨大的南极-艾特肯（SPA）盆地的撞击会产生大量的热流，在月球内部传播。这股热流会将某些物质--一套稀土和产热元素--带到月球的正面。这种元素的集中将有助于形成正面火山平原的火山活动。
“我们知道，像形成SPA的那种大撞击会产生大量的热量，”布朗大学的博士生、该研究的主要作者Matt Jones说。“问题是这种热量是如何影响月球的内部动力学的。我们所展示的是，在SPA形成时的任何合理条件下，它最终将这些产热元素集中在正面。我们预计，这有助于地幔熔化，产生我们在表面看到的熔岩流。”
这项研究是 Jones和他的导师、布朗大学副教授Alexander Evans，以及来自普渡大学、亚利桑那州月球与行星科学实验室、斯坦福大学和美国宇航局喷气推进实验室的研究人员之间的合作。
月球正面和背面的差异最早是在20世纪60年代由苏联的月球任务和美国的阿波罗计划揭示的。虽然火山沉积物的差异是显而易见的，但未来的任务也将揭示出地球化学成分的差异。近处有一个被称为Procellarum KREEP terrane（PKT）的成分异常点--钾（K）、稀土元素（REE）、磷（P）以及钍等产热元素的集中。KREEP似乎集中在风暴洋（Oceanus Procellarum）及其周围，这是最大的月球正面火山平原，但在月球的其他地方却很稀少。
一些科学家已经怀疑PKT和正面熔岩流之间有联系，但是为什么那些元素集中在正面的问题仍然存在。这项新研究提供了一个解释，它与南极-艾特肯盆地有关，这是太阳系中已知的第二大撞击坑。
为了这项研究，研究人员进行了计算机模拟，模拟巨大的撞击所产生的热量将如何改变月球内部的对流模式，以及这可能如何重新分配月球地幔中的KREEP材料。KREEP被认为代表了月球形成后最后凝固的地幔部分。因此，它可能形成最外层的地幔，就在月球地壳之下。月球内部的模型表明，它应该或多或少地均匀地分布在表面之下。但是这个新的模型显示，这种均匀的分布会被SPA撞击产生的热羽扰乱。
根据该模型，KREEP材料会像冲浪者一样，乘着从SPA撞击区发出的热浪。随着热羽在月球地壳下的扩散，这些材料最终被大量地送到了正面。研究小组对一些不同的撞击情况进行了模拟。虽然每一种情况都产生了不同的热量模式，并在不同程度上调动了KREEP，但所有的情况都在正面产生了KREEP的集中，与PKT异常现象一致。
研究人员说，这项工作为月球最持久的谜团之一提供了一个可靠的解释。
Jones说：“PKT是如何形成的，可以说是月球科学中最重要的开放性问题。而南极-艾特肯撞击是月球历史上最重要的事件之一。这项工作将这两件事结合在一起，我认为我们的结果真的很令人兴奋。”