神秘火箭残骸即将撞向月球，科学家们正在密切关注
来源：中国数字科技馆
2022年3月4日，一个孤独的、废弃的火箭残骸将以近6000英里/小时(9656公里/小时)的速度撞向月球表面。
尘埃落定后，NASA的月球勘测轨道飞行器将进入位置，近距离观察这个冒烟的陨石坑，希望能对行星撞击的物理学研究有所帮助。
作为一名研究月球的行星科学家，我认为这次意外的撞击是一个令人兴奋的机会。月球一直是太阳系历史的坚定见证，在过去的40亿年里，月球表面的陨石坑记录了无数次碰撞。
然而，科学家们很少能看到形成这些陨石坑的物体——通常是小行星或彗星。在不知道陨石坑形成的具体原因的情况下，科学家只能通过研究一个陨石坑了解到这些。
即将到来的火箭撞击将提供一个偶然的实验机会，以揭示自然碰撞是如何撞击和改变行星表面的。
对撞击物理现象的更深入的理解将有助于研究人员解释月球贫瘠的地貌，以及撞击对地球和其他行星的影响。
关于这个正在与月球相撞的翻滚物体的确切身份，一直存在一些争论。天文学家只知道这个物体是高空卫星发射中丢弃的一级助推器。
它大约有40英尺(12米)长，近10000磅(4500公斤)重。
有证据表明，这可能是SpaceX在2015年发射的火箭，但SpaceX否认了所有权。
火箭预计将撞击巨大的赫兹普朗陨石坑的广阔贫瘠平原，就在月球离地球较远一侧的地平线上。
在火箭触及月球表面后的瞬间，冲击波将以每秒几英里的速度沿着发射体的长度向上传播。在几毫秒内，火箭外壳的后端将被四面八方爆炸的金属碎片摧毁。
一个双激波将向下传播到月球表面被称为风化层的粉状顶层。撞击的压缩将使灰尘和岩石升温，并产生一道白热闪光，如果当时该地区碰巧有一艘飞船的话，从太空中就可以看到这种闪光。
一团蒸发的岩石和金属云会从撞击点膨胀起来，沙子大小的颗粒会被抛向天空。在几分钟的时间里，喷出的物质会落回到正在燃烧的陨石坑周围的表面。这枚不幸的火箭几乎终将一无所有。
如果你是太空爱好者，你可能已经经历过一些似曾相识的描述——NASA在2009年进行了一个类似的实验，当时它故意将月球陨石坑观测和传感卫星LCROSS撞入月球南极附近一个永久阴影的陨石坑。这是一个巨大的成功。
通过研究落入阳光下的尘埃羽流的组成，科学家们发现了撞击月球表面释放出数百磅水冰的迹象。这是一个关键的证据，支持了几十亿年来彗星撞击月球表面时向月球输送水和有机化合物的观点。
然而，由于LCROSS火箭的陨石坑被阴影永久遮蔽，科学家们花了十年的时间来确定这个埋藏的富冰层的深度。
即将到来的意外撞击将给行星科学家们在白天观察一个非常相似的陨石坑的机会。就像第一次看到LCROSS陨石坑的完整细节一样。
由于撞击将发生在月球的远端，地球上的望远镜看不到它。但大约在撞击发生两周后，美国宇航局的月球勘测轨道飞行器将在撞击区上方的轨道上看见这个陨石坑。
一旦条件成熟，月球轨道器的照相机将开始以每像素3英尺(1米)的分辨率拍摄撞击地点的照片。来自其他太空机构的月球轨道飞行器也可能将摄像机对准这个陨石坑。
陨石坑的形状和喷射出的尘埃和岩石有望揭示火箭在撞击时的方向。一个垂直的方向会产生一个更圆的形状，而一个不对称的碎片形状可能表明更多的是腹部着地。
计算机模拟结果显示，这个陨石坑的直径可能在30到100英尺(10到30米)左右，深度可能在6到10英尺(2到3米)左右。
撞击产生的热量也将是有价值的信息。如果能够尽快地进行观测，月球轨道器的红外仪器就有可能探测到陨石坑内部炽热的物质。这可以用来计算撞击产生的总热量。如果轨道飞行器不能足够快地获得视图，可以使用高分辨率的图像来估计陨石坑和碎片区中熔化物质的数量。
通过比较轨道飞行器的摄像机和热传感器拍摄前后的图像，科学家们将寻找月球表面的任何其他细微变化。其中一些影响可以延伸到陨石坑半径的数百倍。
（作者：保罗·海恩，科罗拉多大学博尔德分校天体物理学和行星科学助理教授）
（独家编译：科幻世界）
本文来自：sciencealert
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