中新網(wǎng)北京8月23日電(記者孫自法)作為地球的一顆天然衛(wèi)星，月球起源演化一直以來備受關(guān)注?？茖W(xué)界普遍認(rèn)為，月球在30億年前就已“休眠”，其火山活動基本停止。
不過，中國嫦娥五號、六號任務(wù)分別帶回月球正面20億年前、月球背面28億年前形成的玄武巖樣品，研究證實月球在所謂晚年期依然發(fā)生火山噴發(fā)。這就引出一個關(guān)鍵科學(xué)問題——何種熱動力機制支撐著月球在“晚年”仍保持活力？
揭示月球年輕火山活動機制
來自中國科學(xué)院的最新消息說，針對月球“晚年”火山噴發(fā)這一謎題，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所汪程遠副研究員、徐義剛院士團隊聯(lián)合香港大學(xué)錢煜奇博士等合作伙伴，共同對嫦娥六號月球樣品開展系統(tǒng)性研究，成功揭示出月球年輕火山活動的源區(qū)特征與熱驅(qū)動機制。
本項研究的月球“晚年”火山活動想象圖。研究團隊供圖
這項月球火山活動重要研究成果論文，北京時間8月23日凌晨在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進展》(Science Advances)上線發(fā)表。
研究團隊介紹說，他們這次研究在嫦娥六號樣品中識別出兩類形成時間相近(約28億年前和29億年前)但成分和來源深度迥異的玄武巖：一類是源自月幔深處(距月表約120公里)的“超低鈦玄武巖”；另一類“低鈦玄武巖”則來自較淺的月幔(距月表60–80公里)。
通過模擬月球內(nèi)部的高溫高壓環(huán)境，研究團隊發(fā)現(xiàn)，這兩類巖石來自月球早期巖漿海洋冷卻后形成的兩種不同巖層，即普通的輝石巖層和含鈦鐵礦的輝石巖層。
傳統(tǒng)觀點曾推測月球晚期火山活動可能與源區(qū)富水或富含放射性生熱元素有關(guān)，但嫦娥五號、六號樣品均否定了這一假說，因為它們的源區(qū)既“干燥”又缺乏放射性生熱元素。
基于對嫦娥六號兩類玄武巖的對比，研究團隊提出一個新的熱動力機制：隨著月球冷卻，其巖石圈不斷增厚，深部巖漿難以直接噴出，只能滯留在月幔淺部輝石巖層的底部，這些“被卡住”的巖漿可向上傳導(dǎo)熱量，從而觸發(fā)淺部月幔部分熔融，導(dǎo)致火山噴發(fā)。
發(fā)現(xiàn)月球不對稱演化新線索
為進一步驗證新機制模型，研究團隊還分析了全月球遙感數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)距今30億年前后月球火山活動的熱動力機制發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變——30億年之前熱源復(fù)雜多樣，可能包括放射性物質(zhì)、潮汐力和隕石撞擊等；30億年之后則趨于單一，自下而上的熱傳輸機制占據(jù)主導(dǎo)，使得年輕月球火山活動的源區(qū)集中在淺部月幔。
對全月球遙感數(shù)據(jù)的進一步分析顯示，月球正面的晚期火山巖石化學(xué)特征基本都與嫦娥五號玄武巖相近，而背面則更大多接近嫦娥六號的超低鈦玄武巖。
研究團隊認(rèn)為，這表明月球正面和背面的月幔組成可能存在差異：正面月幔淺部含鈦鐵礦較多，而背面則相對較少。他們這一發(fā)現(xiàn)為理解月球的不對稱演化提供了新線索。
或?qū)⒔议_地月系統(tǒng)更多奧秘
研究團隊表示，嫦娥六號樣品最新揭秘月球年輕火山噴發(fā)的系統(tǒng)性研究，不僅刷新了人們對月球熱演化歷史的認(rèn)知，也為解釋其他無大氣、小型天體的火山活動機制提供重要參考。
中國探月工程一步步改寫月球演化教科書，從嫦娥五號到嫦娥六號，它們帶回地球的這些年輕玄武巖樣品，如同月球“心跳”的記錄儀告訴人們：這顆獨屬于地球的天然衛(wèi)星的內(nèi)核在距今30億年前后仍有余溫，“它的故事遠比想象中更精彩”。
研究團隊還預(yù)期，未來隨著更多月球樣本的深入研究，人類或?qū)⒔议_地月系統(tǒng)的更多奧秘。(完)