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為何月球在距今20億年前依然有火山活動？嫦娥五號月球樣品提供了新線索。3月23日，中國科學(xué)院紫金山天文臺發(fā)布，中外科學(xué)家在進行了詳細的巖相學(xué)、礦物學(xué)、微量元素地球化學(xué)和鐵、鎂、鍶同位素分析后發(fā)現(xiàn)，單斜輝石堆晶可能對月球年輕火山的活動起到推波助瀾的作用。研究結(jié)果發(fā)表在國際天文期刊《天體物理學(xué)雜志通訊》上。
“月球質(zhì)量只有地球的1.2%，這么小的天體，理論上能量是有限的。科學(xué)家們根據(jù)美國阿波羅計劃帶回的月壤樣品和月球隕石的研究推測，月球應(yīng)該在距今約28億年至30億年前就停止火山活動了。但此前對嫦娥五號月球樣品進行的研究顯示，月球火山活動一直持續(xù)到20億年前。”該論文共同通訊作者、中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員徐偉彪告訴科技日報記者，這一不同尋常的發(fā)現(xiàn)，一直吸引科學(xué)家們探究“月球為何會有如此強的火山活動，火山活動的能量來源是什么”。
要研究火山，就要研究火山巖漿產(chǎn)生的根源，分析月幔深部的物質(zhì)成分。而月球玄武巖是月幔熔融形成的巖漿，經(jīng)火山噴發(fā)至月球表面冷卻結(jié)晶形成的巖石。通過對月表玄武巖的研究，可以管窺月幔深部的演化。
研究團隊對兩個玄武巖巖屑樣品開展了三維CT掃描，確認巖屑樣品是玄武巖巖屑，不是撞擊熔體。
“研究火山巖漿，要重點分析月壤中的鐵和鎂。而外來天體撞擊月球，會混染月球上的鐵、鎂同位素。此次研究證明，月壤存留的物質(zhì)，是月球巖石本身的信息，沒有其他天體物質(zhì)的干擾。”徐偉彪說，這確保了研究結(jié)論的可靠性。
更重要的是，研究團隊基于已獲取的主微量元素及鐵鎂同位素數(shù)據(jù)，估算了嫦娥五號樣品玄武巖的母巖漿成分，并對月球巖漿洋冷凝結(jié)晶過程進行了模擬計算。
“結(jié)果表明，嫦娥五號月球樣品的鐵鎂同位素組成，指示了其月幔源區(qū)可能為橄欖石堆晶體和輝石堆晶體兩種堆晶體的混合。晚期結(jié)晶的單斜輝石堆晶比例可能為20%—30%。單斜輝石堆晶富集，可以顯著降低月幔的熔點，可能對月球年輕火山活動起到關(guān)鍵推動作用。”徐偉彪解釋，月球形成早期是一枚火球，而單斜輝石堆晶是在月球內(nèi)部持續(xù)冷卻的過程中形成的，這類堆晶的熔點較低，這有利于降低月幔熔點。
“此次研究為我們了解月球為何演化到距今20億年前還有火山活動提供了重要線索。同時也啟示我們，天體演化具有多樣性，這有助于我們探索包括地球在內(nèi)的行星演化的規(guī)律和趨勢。”徐偉彪說。
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