一直以來(lái)，科學(xué)家普遍認(rèn)為月球在30億年前便已“休眠”，火山活動(dòng)基本停止。然而，我國(guó)嫦娥五號(hào)和嫦娥六號(hào)分別帶回了20億年和28億年前形成的玄武巖樣品，證實(shí)月球在所謂“晚年期”依然發(fā)生了火山噴發(fā)。這引出了一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題——是何熱動(dòng)力機(jī)制支撐著月球在“晚年”仍保持活力？
中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所副研究員汪程遠(yuǎn)與中國(guó)科學(xué)院院士徐義剛團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合香港大學(xué)博士錢煜奇等，對(duì)嫦娥六號(hào)月球樣品開展了系統(tǒng)性研究，揭示了月球年輕火山活動(dòng)的源區(qū)特征與熱驅(qū)動(dòng)機(jī)制。
研究團(tuán)隊(duì)在嫦娥六號(hào)樣品中識(shí)別出兩類形成時(shí)間相近（約28億和29億年前）但成分和來(lái)源深度迥異的玄武巖：源自月幔深處（超過(guò)120公里）的超低鈦玄武巖以及來(lái)自較淺月幔（60公里至80公里）的低鈦玄武巖。研究模擬月球內(nèi)部的高溫高壓環(huán)境發(fā)現(xiàn)，兩類巖石來(lái)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。
此前，傳統(tǒng)觀點(diǎn)推測(cè)月球晚期火山活動(dòng)可能與源區(qū)富水或富含放射性生熱元素相關(guān)，但嫦娥五號(hào)、嫦娥六號(hào)樣品的源區(qū)既“干燥”又缺乏放射性生熱元素，否定了這一假說(shuō)。科研人員基于嫦娥六號(hào)兩類玄武巖的對(duì)比，提出了新的熱動(dòng)力機(jī)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)。
為進(jìn)一步驗(yàn)證該模型，科研團(tuán)隊(duì)分析了全月球遙感數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)約30億年前后月球火山活動(dòng)的熱動(dòng)力機(jī)制發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變。30億年前熱源復(fù)雜多樣，可能包括放射性物質(zhì)、潮汐力和隕石撞擊等；而30億年后熱源趨于單一，自下而上的熱傳輸機(jī)制占據(jù)主導(dǎo)，使得年輕月球火山活動(dòng)的源區(qū)集中在淺部月幔。
對(duì)全月球遙感數(shù)據(jù)的分析顯示，月球正面的晚期火山巖石化學(xué)特征基本均與嫦娥五號(hào)玄武巖相近，而背面大多接近嫦娥六號(hào)超低鈦玄武巖。這表明，月球正面和背面的月幔組成可能存在差異，即正面月幔淺部含鈦鐵礦較多，而背面相對(duì)較少。這一發(fā)現(xiàn)為理解月球的不對(duì)稱演化提供了新線索。
上述研究刷新了科研人員對(duì)月球熱演化歷史的認(rèn)知，也為解釋其他無(wú)大氣小型天體的火山活動(dòng)機(jī)制提供了重要參考。
8月23日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上。
月球晚期火山活動(dòng)想象圖
本文鏈接：嫦娥六號(hào)樣品研究揭示月球年輕火山活動(dòng)的源區(qū)特征與熱驅(qū)動(dòng)機(jī)制http://www.sq15.cn/show-12-1631-0.html
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