中科院与北京大学的研究表明，月球真实的地形起伏和地壳厚度不均能将0.1赫兹附近的引力波信号放大逾10倍。该研究发表于《物理评论快报》，首次在数值模型中纳入月球真实地形和地壳厚度变化，为嫦娥七号2026年秋天在南极附近部署的首个宽带地震仪提供了关键选址依据。
引力波是大质量天体加速或碰撞时产生的时空微小涟漪。通过探测引力波，天体物理学家得以研究黑洞合并、中子星碰撞和早期宇宙。但现有探测器无法覆盖全部频率范围，其中0.01到1赫兹的频段是一个关键空白。
中国科学院和北京大学的研究人员提出了一个大胆的问题：月球本身能否充当这个缺失频段的天然探测器？研究结果发表在《物理评论快报》上，答案是肯定的。月球凹凸不平的表面，那些环形山、山脉和不均匀的地壳，恰恰可以增强可探测的引力波信号。
合作者张金海是嫦娥七号月球地震仪的首席科学家。他回忆说，大约三年前一位同事来询问月球地震仪部署的细节，由此促成了天文学家、工程师和行星科学家的跨界合作。作为行星科学家，他贡献了关于月球结构的知识，同时学习物理学和天文学前沿。"之前的研究只用了理想的月球模型，没有考虑地形变化和强烈的侧向非均匀性，"张金海指出，"这就像用一个完美光滑的水晶球来代替满是坑洼的真实月球。"
当引力波穿过月球时，会引起微小的伸缩变形，产生极其微弱的震动。研究团队的思路是把月球当作一个巨大的"韦伯棒"，即一种共振型引力波探测器。关键在于：之前所有人都在用过于简化的模型计算这种共振效应。
为此，团队构建了迄今为止最逼真的月球三维数值模型，将真实的地表地形数据和地壳厚度的剧烈变化全部纳入计算。第一作者张磊解释："早期的初步计算认为月球的主共振频率应该在分赫兹范围，但地形和地壳厚度的侧向变化对信号的真实影响，之前没有人能说清楚。"
分析结果令人振奋：在月球地壳较厚的区域，引力波信号可被放大约10%。在0.1赫兹这个特定频率附近，信号"可被放大超过10倍"。第一作者陈弦指出，团队用半解析模型验证了数值结果，两者吻合良好，不同谐波模式的混合可能是造成这种放大效应的物理机制。张金海形象地总结道："月球对引力波的响应可能比人们之前认为的'更响亮'，而之前缺失的那个关键因素，就是月球地壳厚度的不均匀性。"
嫦娥七号将于2026年秋天在月球南极附近部署人类第一个宽带月球地震仪。这将是在阿波罗时代的地震观测于1977年结束后，时隔约50年人类首次恢复对月球的地震监测。虽然这台仪器的灵敏度"不足以直接探测引力波"，但它的数据将用来校准和优化月球模型，为后续嫦娥任务中更高灵敏度的引力波探测实验奠定基础。张金海说，团队接下来的计划是用真实数据来检验模型预测。
原文：https://phys.org/news/2026-07-moon-thick-crust-amplify-elusive.html