隐藏在月表的高楼:一座比城市还宽的「隐形」火山
夜晚散步抬头看月亮,人们常能看到月面上明暗交错的斑纹。传统科普常把月球描绘成一颗早已冷却僵硬的灰色死星,那些暗色区域也被归结为古老撞击后留下的平静平原。
2026 年 8 月 20 日,国际权威期刊《自然》的研究亮点栏目报道了一项重要发现:科学界在月球表面确认了一座隐形已久的巨型火山。这座被称为普林茨-哈宾杰的盾状火山(shield volcano,坡度极缓、顶部平坦,形态像倒扣盾牌一样的巨大火山),底部宽度达到了惊人的 80 公里。
底座跨越 80 公里,如果把这座火山搬到地面上,它的底座能从北京的东五环直接延伸到西六环外,足以塞下整座超大城市。然而,它的最高点距离周边平原却只有 239 米,高度还没广州塔的一半高。
将 239 米的高度摊平在 80 公里的直径上,平均坡度只有大约 0.3 度。这个倾角平缓得就像把一张煎饼摊在长跑赛道上,如果人走在上面,双脚根本感受不到斜坡的存在。正是这种极致的平缓形态,让它在月球表面隐形了数亿年。
图:NASA LRO 假彩色地形图,显示图中部约 80 公里宽的普林茨-哈宾杰火山盾。来源:L. Qiao et al./Geophys. Res. Lett.
为什么几十年来探测器天天飞过,却没人发现它
人类向月球发射了数十个轨道探测器,拍摄了数以百万计的高清照片。普林茨-哈宾杰火山盾坐落在月球正面的风暴洋区域,位置并不偏僻,常规影像上却难以辨认。
原因在于光学成像的视觉局限。传统的探测器相机依赖阳光照射产生的阴影来呈现地形起伏,但对于坡度仅 0.3 度的山丘,阳光照射下几乎不会产生明显的阴影。加上山体周边布满了地形不规则的陨石坑和杂乱的火山碎屑,这座平缓的火山完美地融进了背景地貌中。
来自山东大学(威海)空间科学与技术学院的研究团队改变了寻找思路。研究人员李锐鑫与乔乐没有仅仅依赖肉眼查看光学照片,而是整合了多源高精度地形数据。
团队调取了美国宇航局月球勘测轨道飞行器(LRO,Lunar Reconnaissance Orbiter,围绕月球运行并对月表进行高精度测绘的无人探测器)上的激光测高仪(laser altimeter,通过发射激光脉冲精确计算地形起伏的探测仪器)数据,结合高精度数字高程模型 SLDEM2015 以及日本辉夜姬号探测器的多波段反射数据。当海量的激光高程点被绘制成坡度梯度图时,那抹极其微弱却连续舒展的圆环状坡度异常终于暴露了出来。
图:普林茨-哈宾杰盾状火山的多维度地形与反射率分析图。来源:Li & Qiao, LPSC 2025
冲破传统认知:月球内部曾经比想象中更热
这座隐形火山的发现,直接刷新了行星地质学界对月球演化历史的理解。盾状火山的形成,需要极具特征的物理条件。
在地球上,著名的夏威夷冒纳罗亚火山就是典型的盾状火山。它的形成依赖于玄武岩岩浆(basaltic magma,一种黏度极低、像液体一样流动性极强的融化岩石)的持续喷溢。低黏度的岩浆从地下涌出后迅速向四周铺展,经年累月后凝固成坡度极缓的巨大盾牌。
此前许多行星科学家认为,月球由于体积小、散热快,内部岩浆很难维持长时间、大剂量的连续流动溢出。科学界过去在月球上只识别出过一些小型的火山丘或复杂的火山穹窿,从未明确确认过底径达 80 公里的大型盾状火山。
普林茨-哈宾杰火山盾总体积达到 898 立方公里。如此巨大的体量证明,月球内部曾有海量玄武岩岩浆在相当长的时间里持续喷发。月球内部的热演化机制比传统模型预测的更活跃、更具持续性。
重写月球史:从40亿年前到近代的火种流动
月球的火山活动历史,近年来一直在不断改写教科书。过去人们普遍认为,月球的火山喷发主要集中在 40 亿年前至 30 亿年前,此后月球内部就逐渐冷却熄火。
月海(lunar mare,月球表面由古代火山喷发流出的玄武岩冷却后形成的暗色平原)大部分形成于那个古老的时期。然而,中国嫦娥五号带回的月球样品证明,月球在 20 亿年前依然存在大规模的火山岩浆活动,甚至在 1.2 亿年前的恐龙时代,月球上还有小规模的火山喷发痕迹。
普林茨-哈宾杰火山盾所在的阿里斯塔克斯高原周边,正是月球表面火山特征最密集的区域之一。这座大型盾状火山的精确定位,为科学家提供了月球内部热量输送的实体地质证据。
大型岩浆通道在月壳下方形成了长期的蓄热与输送网络。月球并不是形成后迅速冷却僵硬的石头,其内部热引擎在漫长的地质年代中保持着复杂的动态运转。
重新看月亮:平静表面下的剧烈过往
今夜再次抬头看向月亮时,那片看似死寂的灰色月表呈现出了完全不同的面貌。那是一座沉沉孕育着无数剧烈地质记忆的庞大遗迹。
80 公里宽的巨型火山在人类眼皮底下隐藏了半个多世纪,提醒着人们对邻近天体的认识依然存在盲区。探测器技术的升级让埋没在平缓坡度下的古老遗迹得以重现天日。
普林茨-哈宾杰盾状火山的发现证明,月球内部曾经拥有远比过去想象中更持续、更大规模的火山活动。月球的演化历史远比传统教科书描绘的更加丰富多彩。
参考链接:
- Nature Research Highlight 报道
- 山东大学乔乐团队 GRL 论文与 LPSC 会议摘要