罗马是一天建成？月球大峡谷更快，只要10分钟

中科院物理所 · 公众号 · 物理 · 2025-02-12 13:25

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世界上有许多著名的大峡谷，它们以壮观的地貌、独特的地质结构和丰富的生态系统而闻名。在这些大峡谷中，最为知名的包括美国科罗拉多大峡谷、中国雅鲁藏布大峡谷、东非大裂谷等，这些大峡谷各具特色，展现了地球地质演化的壮丽景观，它们都是自然界令人惊叹的奇迹。

东非大裂谷，现代人类的摇篮

每年有数以百万计的游客来到科罗拉多大峡谷，被其壮丽的景观折服。科罗拉多大峡谷是科罗拉多河500万年的水蚀在亚利桑那州沙漠中切入基岩层凿出的巨大裂缝。 岩石的水蚀是一个缓慢的过程，但携带泥沙的河水具有极其强大的力量，假以漫长的时间足以塑造这雄伟壮阔的景色。 今天，科罗拉多大峡谷成为全长446公里、平均宽度16公里、最深处2133米、平均深度超过1500米、总面积为2724平方千米的世界著名大峡谷。

壮丽的科罗拉多大峡谷

与科罗拉多大峡谷类似，地球上其他的大峡谷无一不是由漫长的地质变化和河水侵蚀形成的。

但您可能无法想象， 在月球上形成与科罗拉多大峡谷类似大小的“薛定谔月谷”和“普朗克月谷”，仅用了大约10分钟的时间。 这两条巨大的山谷从薛定谔盆地的北缘向外延伸，薛定谔盆地是近40亿年前一颗城市大小的小行星撞击月球背面时形成的。薛定谔月谷位于薛定谔盆地西北270公里处，宽度可达20公里。普朗克谷从盆地向北延伸280公里，跨度高达27公里。薛定谔盆地本身宽320公里，在其被玄武岩淹没的底部中心拥有一座直径达150公里的环形山峰。

薛定谔盆地及薛定谔月谷和普朗克月谷（图片来源：NASA/SVS/Ernie T. Wrigh）

在2月3日发表在《自然·通讯》上的一篇文章中，休斯顿月球与行星研究所的行星科学家大卫·克林和伦敦帝国理工学院的丹妮尔·卡伦伯恩和加雷斯·柯林斯对“薛定谔月谷”和“普朗克月谷”这两条月球大峡谷的形成进行了科学分析，并提供了一份引人入胜的旅游指南。

通过分析薛定谔盆地遭撞击时所抛出物质的弹道学分析，该团队确定了创造放射状月球大峡谷需要多长时间。 假设弹道角度在20°到45°之间，投掷直径0.5到1.25公里的喷射块所需的速度约为每秒1公里。在较长的“普朗克月谷”中产生最远射程的物质的速度略高，约为每秒1.23至1.28公里。这大约是月球逃逸速度的一半。这些速度、轨迹高度和撞击距离的研究表明，在“薛定谔月谷”形成时，如山的巨石在空中飞行了约4.5到15分钟，对于更长的“普朗克月谷”，飞行时间约为5.2到15.4分钟。 因此，最关键的峡谷形成阶段，仅仅发生在10分钟之内。

同样令人震惊的是， 形成“薛定谔月谷”的撞击能量，换算成核弹威力的话比美国、俄罗斯和中国所有核试验的当量总和还要大700倍，相当于目前全球核武库总和的130倍 。

薛定谔盆地月球靠近南极，美国宇航局筹备的阿尔忒弥斯载人登月计划也将对这些地点进行科学研究。阿尔忒弥斯任务着陆区初步计划设置在薛定谔盆地周边500公里内，处于其喷出物的飞溅区域。阿尔忒弥斯任务的目标之一是回收南极-艾特金喷出物的样本。