月球地壳可放大重力波讯号，有助开启月球重力波天文学

自LIGO科学合作组织（LIGOScientificCollaboration）于2015年首次直接探测到重力波以来，重力波天文学已成为研究黑洞、中子星及宇宙演化的重要工具。然而，目前地面与太空重力波探测器在约0.1Hz的“分赫兹频段”（deci-hertzband）仍存在观测空缺。最新研 究提出，月球本身可视为一座天然的重力波共振天线，而月球地壳厚度的不均匀分布，不仅不会削弱重力波引发的月震讯号，反而可能产生显著放大效果，为未来月球重力波探测计划提供新的理论依据。

重力波如何扰动地壳厚度不均匀的月球。（Source：张磊/中国科学院）。

研究团队以数值模拟分析重力波穿越月球时所激发的月震反应。结果显示，月球背面的高地因地壳较厚，可使重力波诱发的震动讯号 平均增强约10%；在部分狭窄频段，共振效应甚至可使讯号放大超过10倍。

模拟也显示，讯号增强具有明显的空间与频率依赖性，其中月球背面高地及南极─艾特肯盆地（SouthPole–AitkenBasin）周围厚地壳区域，是最有利的重力波探测地点；相反地，月球正面的玄武岩月海因地壳较薄，整体讯号相对较弱。不过研究也发现，在部分约0.06Hz的窄频范围内，盆地地形可能造成波动聚焦，即使位于较薄地壳区域，仍可能出现局部讯号放大现象。因此，未来月震仪的部署不能仅依据地壳厚度，而必须结合高解析度地形模型与不同频段的数值模拟，才能选择最佳观测位置。

研究团队认为，本研究建立了月球内部结构与重力波可探测性之间的直接关联，也为未来月球重力波天线（LunarGravitational-WaveAntenna）及月球雷射干涉重力波天线（LaserInterferometerLunarAntenna）等概念任务提供重要理论基础。未来若能在月球长时间布设高灵敏度月震仪，除有望填补现有重力波观测频谱的空白外，还可利用重力波激发的月球自由振荡反向推算月球三维内部结构，使月球同时成为重力波探测器与研究月球内部构造的天然实验室，开启重力波天文学与月球科学结合的新方向。