中國和美國獲得的月球土壤差異解釋了地球衛星的晚期火山作用

中國地質學家已經為月球異常晚期火山活動找到了最合乎邏輯的解釋。阿波羅和嫦娥五號任務帶到地球的岩石樣本之間的差異幫助了他們。

嫦娥五號任務被專門派往一個據稱異常年輕的凝固熔岩流的地區。圖為阿波羅 15 號任務帶到地球的月球玄武岩樣本

我們星球的天然衛星上的火山活動對科學家來說是一個非常有趣的話題。現在月球上不會也不會發生噴發,事實上,它的腸子已經被凍結了。但並非總是如此。最重要的是,在過去火山活動停止的時候,可以判斷月球的內部結構及其形成過程。

根據最有根據的說法,大約在 2.8-29 億年前,月球上的火山活動幾乎停止了。除此外,美國阿波羅計劃和蘇聯月球系列探測器獲得的數據證實了這一點。然而,中國 2020 年的嫦娥五號無人駕駛任務向地球運送了月球土壤樣本,其中存在20.3 億年前的火山岩。

需要以某種方式解釋年表中如此重大的差距。簡單來說,中國科學家的邏輯大致如下。噴發需要熔岩,即腸道內的高溫和高壓。近十億年來,月球無法在地幔中保持恆定的溫度。存在高含水量岩石放射性核素衰變加熱的假設,但被嫦娥五號同一次任務的數據駁斥。只剩下一個選擇——中國儀器收集的玄武岩熔點較低。

現代月球的內部結構(過去 20 億年幾乎沒有變化)——只有外核處於液態,下地幔部分熔化。剩餘的大部分物質早已結晶。

這一假設得到了中國科學院地質與地球物理研究所IGGCAS)專家的檢驗。他們在模擬月幔條件下進行了一系列關於熔化的實驗,以及嫦娥五號鑽機開採的樣品中玄武岩碎片的部分結晶。然後他們將這些數據與美國宇航員獲得的土壤進行的類似實驗進行了比較。

事實證明,在阿波羅號工作人員工作的地區,玄武岩的平均熔點高出 80 度。嫦娥五號獲得的岩石表現出較好的熔合性。這種差異是由於中國儀器收集的玄武岩中的氧化鈣二氧化鈦濃度較高。該研究的結果和詳細描述發表在同行評審期刊《科學進展》上。

因此,晚期火山活動可以通過月幔中易熔岩石的存在來解釋。大約 30 億年前,衛星內部冷卻到接近岩漿結晶點的溫度。一直以來,難熔岩石凝固並越來越少地出現在地表。顯然,嫦娥五號收集到的土壤是月球上噴發的最後證據,後來連最易熔的岩漿也冷卻下來變成了玄武岩。這個假設還不能被認為是 100% 得到證實的;它需要額外的數據。但迄今為止,這是對月球上這種晚期火山活動最合乎邏輯和最完整的解釋。