中国和美国获得的月球土壤差异解释了地球卫星的晚期火山作用

2022年11月09日07:06:03 科学 1112

中国地质学家已经为月球异常晚期火山活动找到了最合乎逻辑的解释。阿波罗和嫦娥五号任务带到地球的岩石样本之间的差异帮助了他们。

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嫦娥五号任务被专门派往一个据称异常年轻的凝固熔岩流的地区。图为阿波罗 15 号任务带到地球的月球玄武岩样本

我们星球的天然卫星上的火山活动对科学家来说是一个非常有趣的话题。现在月球上不会也不会发生喷发,事实上,它的肠子已经被冻结了。但并非总是如此。最重要的是,在过去火山活动停止的时候,可以判断月球的内部结构及其形成过程。

根据最有根据的说法,大约在 2.8-29 亿年前,月球上的火山活动几乎停止了。除此外,美国阿波罗计划和苏联月球系列探测器获得的数据证实了这一点。然而,中国 2020 年的嫦娥五号无人驾驶任务向地球运送了月球土壤样本,其中存在20.3 亿年前的火山岩。

需要以某种方式解释年表中如此重大的差距。简单来说,中国科学家的逻辑大致如下。喷发需要熔岩,即肠道内的高温和高压。近十亿年来,月球无法在地幔中保持恒定的温度。存在高含水量岩石放射性核素衰变加热的假设,但被嫦娥五号同一次任务的数据驳斥。只剩下一个选择——中国仪器收集的玄武岩熔点较低。

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现代月球的内部结构(过去 20 亿年几乎没有变化)——只有外核处于液态,下地幔部分熔化。剩余的大部分物质早已结晶。

这一假设得到了中国科学院地质与地球物理研究所IGGCAS)专家的检验。他们在模拟月幔条件下进行了一系列关于熔化的实验,以及嫦娥五号钻机开采的样品中玄武岩碎片的部分结晶。然后他们将这些数据与美国宇航员获得的土壤进行的类似实验进行了比较。

事实证明,在阿波罗号工作人员工作的地区,玄武岩的平均熔点高出 80 度。嫦娥五号获得的岩石表现出较好的熔合性。这种差异是由于中国仪器收集的玄武岩中的氧化钙二氧化钛浓度较高。该研究的结果和详细描述发表在同行评审期刊《科学进展》上。

因此,晚期火山活动可以通过月幔中易熔岩石的存在来解释。大约 30 亿年前,卫星内部冷却到接近岩浆结晶点的温度。一直以来,难熔岩石凝固并越来越少地出现在地表。显然,嫦娥五号收集到的土壤是月球上喷发的最后证据,后来连最易熔的岩浆也冷却下来变成了玄武岩。这个假设还不能被认为是 100% 得到证实的;它需要额外的数据。但迄今为止,这是对月球上这种晚期火山活动最合乎逻辑和最完整的解释。

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