月球“休眠”為何還有火山噴發(fā)？

已經(jīng)“休眠”的月球，依然發(fā)生火山噴發(fā)，是何原因？

從嫦娥五號(hào)到嫦娥六號(hào)，由中國探月工程月球探測(cè)器帶回來的年輕玄武巖如同月球“心跳”的記錄儀，最新研究結(jié)果顯示：月球內(nèi)核在探測(cè)時(shí)仍有余溫，故事比想象中精彩。

此前，科學(xué)家們普遍認(rèn)為月球在30億年前就已“休眠”，火山活動(dòng)基本停止。然而，我國嫦娥五號(hào)和嫦娥六號(hào)任務(wù)分別帶回20億年和28億年前形成的玄武巖樣品，證實(shí)月球在“休眠”期間依然發(fā)生了火山噴發(fā)。

這一謎題，關(guān)系到人類重新認(rèn)知月球演化的過程。

對(duì)此，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所的汪程遠(yuǎn)副研究員與徐義剛院士團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合香港大學(xué)錢煜奇博士等，對(duì)嫦娥六號(hào)月球樣品開展了系統(tǒng)性研究，成功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。相關(guān)成果于北京時(shí)間8月23日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》。

在嫦娥六號(hào)樣品中，研究團(tuán)隊(duì)識(shí)別出兩類形成時(shí)間相近（約28億和29億年前）但成分和來源深度迥異的玄武巖：其中，一類源自月幔深處（超過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（60至80公里）。

通過模擬月球內(nèi)部的高溫高壓環(huán)境，研究人員發(fā)現(xiàn)，這兩類巖石來自月球早期巖漿海洋冷卻后形成的不同巖層：普通的輝石巖層和含鈦鐵礦的輝石巖層。

傳統(tǒng)觀點(diǎn)曾推測(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有關(guān)，但嫦娥五號(hào)、嫦娥六號(hào)樣品均否定了這一假說：它們的源區(qū)既“干燥”又缺乏放射性生熱元素。

基于對(duì)嫦娥六號(hào)兩類玄武巖的對(duì)比，研究團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)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，團(tuán)隊(duì)還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；30億年之后則趨于單一，自下而上的熱傳輸機(jī)制占據(jù)主導(dǎo)，使得年輕時(shí)期的月球火山活動(dòng)源區(qū)集中在淺部月幔。

對(duì)全月球遙感數(shù)據(jù)的進(jìn)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(hào)玄武巖相近，而背面則更大多接近嫦娥六號(hào)的超低鈦玄武巖。這表明月球正面和背面的月幔組成可能存在差異：正面月幔淺部含鈦鐵礦較多，而背面則相對(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。

專家表示，該研究不僅刷新了人們對(duì)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(dòng)機(jī)制提供了重要參考。

從揭秘月球在“休眠”期依然有火山噴發(fā)，到首次精確測(cè)定月球阿波羅盆地形成時(shí)間，再到揭示月背演化密碼，近期我國月球樣品研究不斷產(chǎn)出新成果。隨著對(duì)月球樣品的研究更加深入，或?qū)⒔议_更多地月系統(tǒng)的奧秘。