LROC 广角相机拍摄的月球背面正射影像，以经度 180°、纬度 0° 为中心，取自 2009 年 11 月至 2011 年 2 月间 1.5 万多幅图像拼接的全月影像。背面以高地为主，月壳也比正面厚。图：NASA/Goddard/Arizona State University，2011 年 3 月 11 日发布；来源：NASA Goddard Photo and Video（Flickr）；许可：CC BY 2.0。
2026 年 10 月 14 日，《行星科学杂志》发表史密森学会荣誉科学家托马斯·沃特斯团队的论文：他们在月球勘测轨道器相机影像中标出 1 万多条年轻的挤压断层，据此估算月球半径在过去 4 亿至 8 亿年间缩小约 45 米。这是迄今对月球晚期收缩最完整的一次统计，也给“月震可能发生在月面任何地方”提供了更详细的断层底图。
从一万多条断层推算 45 米
这项研究的底图来自美国国家航空航天局（NASA）的月球勘测轨道器（LRO）。它自 2009 年起绕月工作，搭载的月球勘测轨道器相机（LROC）包括能分辨米级细节的窄角相机（NAC）和用于拼接全月图的广角相机（WAC）。论文称，在南北纬 45 度之间，光照角度适合识别地形的 NAC 影像覆盖率已超过 90%。研究团队在 0.5 至 2 米像素的 NAC 影像和 100 米像素的 WAC 拼图上逐条描出叶状陡坎，总数超过 8900 条，其中长于 1 千米的约 5470 条，总长约 19,133 千米。再加上同组研究者 2025 年在月海中统计的 2600 多条小型月海脊，新闻稿给出的合计是“超过 1 万条年轻断层”。
叶状陡坎是月壳受挤压后，一侧岩层沿逆冲断层爬到另一侧之上形成的小型台阶：朝外的一面较陡，背后一面较缓，高度一般为几十米，个别超过 150 米。它们比水星和火星上高逾千米、长达数百千米的同类构造小约一个数量级。论文依据它们切割直径不足 50 米的小陨石坑等关系，判断其形成于约 8 亿年以来；已有的陨石坑计数还给出过不到 1.5 亿年的模式年龄。
要从断层数量推到半径变化，关键是每条断层让地表缩短了多少。团队没有逐条测高，而是用 NAC 立体影像生成的数字高程模型，精测了 42 条长度和高度各不相同的代表性陡坎：最大高差约 4 至 164 米，长度约 0.3 至 14 千米。断层的最大位移通常与长度成正比，研究据此拟合出比例系数，再假设断层面倾角为 25 至 35 度，把全部断层的长度换算成面积收缩量。结果是月球表面积整体收缩约 0.0048% 至 0.0053%，对应半径缩小约 42 至 46 米（倾角取 30 度时约 44 米）。其中月海的小型月海脊最多只贡献约 6 米，主体来自高地上的叶状陡坎。
这个数字落在早年两次估算之间。2010 年，沃特斯等人根据只覆盖约 10% 月面的阿波罗全景相机照片外推，得到约 70 米；2015 年，他们用当时约 3200 条陡坎算出约 25 米。若收缩从约 4 亿年前开始且速度大致不变，半径每百万年约缩小 11 厘米；若从约 8 亿年前哥白尼纪开始时算起，则约为每百万年 6 厘米。新闻稿把它折算为每年约 0.1 微米，并与地球板块平均每年约 1.5 厘米的移动速度对比。
曼德尔施塔姆（Mandel’shtam）陡坎簇中一条显著的叶状逆冲断层陡坎，位于约北纬 6.9°、东经 161° 的月球背面；断层抬升的一侧压覆了两个小陨石坑。画面宽约 1430 米，上方为北，NAC 影像 M103460280LR。图：NASA/GSFC/Arizona State University；来源：Wikimedia Commons；许可：公有领域（美国政府作品）。
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断层分布与月震关联
新闻稿强调了月球与地球的一个差别：地球约 90% 的构造和地震活动集中在板块边界附近，而月球只有一整块岩石圈，像一层没有接缝的壳。内部冷却收缩时，断层不会集中在某条边界上，而是散布在整个月面，因此既有断层再次滑动或新断层形成引起的月震，可能出现在月面任何地方。论文的统计也显示了这种广泛分布：叶状陡坎出现在高地与月海的各类地形中，连永久阴影区也有，北极附近 Mouchez L 永久阴影区内最长一条陡坎的高差约 116 米。
不过分布并不均匀。团队把月面划成 20°×20° 的网格统计断层总长，发现陡坎常成簇出现：湿海以南高地的 Vitello 簇由近 100 条陡坎组成，累计长度近 400 千米，是月球上最长的陡坎簇之一。相反，东方盆地和赫茨普龙盆地周围的高地陡坎很少，而 GRAIL 重力探测数据显示那里正是月壳最厚的区域。论文把这写作两者之间“可能存在关系”；新闻稿进一步说，月壳最厚处断层最少，这些区域可能最稳定。后一句是由断层分布推出的判断，并非对当地月震活动的直接测量。
论文还估算了收缩在月壳中造成的应力：半径缩小约 45 米，对应约 4 兆帕的各向同性压应力，比 2015 年基于约 2300 条断层的估计高出近一倍，并与阿波罗被动地震台网记录到的浅源月震应力降（通常只有几兆帕）相符。此前的研究也把断层与月震、滑坡联系在一起：2019 年的分析发现，28 次重新定位的浅源月震中有 13 次震中位于叶状陡坎 90 千米范围内；LROC 前后对比影像还在年轻断层附近发现了新近的滑坡。2024 年发表的月球南极研究则指出，阿尔忒弥斯三号候选着陆区 de Gerlache Rim 2 内有一簇年轻陡坎，其中最大一条形成时可能伴随矩震级约 5.3 的浅源月震。新论文据此认为月面可能存在活动断层，并以此作为部署月球地球物理台网、查明月震来源与风险的理由。
晚期收缩的解释与估算前提
45 米这个量级本身也带来一个问题。按一些热演化模型，月球半径应至少缩小约 750 米到 1.1 千米；要与这些模型吻合，月面断层所代表的应变需要再大约 5 倍，单条陡坎也应长达约 100 千米、高达数百米。月球约 36 亿年前起整体转为以挤压为主，如果断层从那时起持续形成，高地上应能找到更大、已被磨蚀的古老陡坎，但目前没有发现。作者也检验了收缩是否被风化层孔隙悄悄吸收：几种压实模型都显示风化层密度随深度迅速升高，这种可能性不大。
作者倾向的解释是，月球的热演化并非单调冷却：一层厚而多孔、破碎的巨型风化层像保温层一样，长期抑制内部散热和收缩，直到较晚近才失去部分效果；另一种可能是高地岩石圈强度较高，应力一直累积到哥白尼纪达到阈值后才大量断裂。论文还引用阿波罗时代地震数据所提示的液态外核，认为冷却收缩、新断层形成和旧断层生长今天仍在继续。这些属于机制解释，研究并没有直接测到月球此刻正在缩小。
数字本身也带着前提。每百万年 6 至 11 厘米只是平均速率，假设收缩匀速进行，而起始时间在 4 亿年前和 8 亿年前之间仍不确定；位移估算假定地表缩短主要来自逆冲断层滑动，没有计入褶皱的贡献；倾角取值和 42 条样本陡坎的代表性也会影响结果。从约 70 米到约 25 米再到约 45 米，每次扩充断层样本都改变过估算值，这次结果同样取决于当前的影像覆盖。论文所用的陡坎数据已在史密森学会的 Figshare 站点公开，便于其他研究者复核。
参考文献
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Watters, T. R., Banks, M. E., Nypaver, C. A., & Robinson, M. S. (2026). Thrust Faulting and the Late-stage Contraction of the Moon. The Planetary Science Journal, 7, 239. https://doi.org/10.3847/PSJ/ae9eae
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Smithsonian National Air and Space Museum. (2026, October 14). New Study Reveals How Much the Moon Is Shrinking. https://airandspace.si.edu/newsroom/press-releases/new-study-reveals-how-much-moon-shrinking
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Watters, T. R., et al. (2024). Tectonics and Seismicity of the Lunar South Polar Region. The Planetary Science Journal. https://doi.org/10.3847/psj/ad1332
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