月球“晚年”為何還有火山噴發？中國科學家研究嫦娥六號樣品揭秘

中新網北京8月23日電 (記者 孫自法)作為地球的一顆天然衞星，月球起源演化一直以來備受關注。科學界普遍認為，月球在30億年前就已“休眠”，其火山活動基本停止。

不過，中國嫦娥五號、六號任務分別帶回月球正面20億年前、月球背面28億年前形成的玄武岩樣品，研究證實月球在所謂晚年期依然發生火山噴發。這就引出一個關鍵科學問題——何種熱動力機制支撐着月球在“晚年”仍保持活力？

揭示月球年輕火山活動機制

來自中國科學院的最新消息説，針對月球“晚年”火山噴發這一謎題，中國科學院廣州地球化學研究所汪程遠副研究員、徐義剛院士團隊聯合香港大學錢煜奇博士等合作伙伴，共同對嫦娥六號月球樣品開展系統性研究，成功揭示出月球年輕火山活動的源區特徵與熱驅動機制。

這項月球火山活動重要研究成果論文，北京時間8月23日凌晨在國際學術期刊《科學進展》(Science Advances)上線發表。

研究團隊介紹説，他們這次研究在嫦娥六號樣品中識別出兩類形成時間相近(約28億年前和29億年前)但成分和來源深度迥異的玄武岩：一類是源自月幔深處(距月表約120公里)的“超低鈦玄武岩”；另一類“低鈦玄武岩”則來自較淺的月幔(距月表60–80公里)。

通過模擬月球內部的高温高壓環境，研究團隊發現，這兩類岩石來自月球早期岩漿海洋冷卻後形成的兩種不同岩層，即普通的輝石岩層和含鈦鐵礦的輝石岩層。

傳統觀點曾推測月球晚期火山活動可能與源區富水或富含放射性生熱元素有關，但嫦娥五號、六號樣品均否定了這一假説，因為它們的源區既“乾燥”又缺乏放射性生熱元素。

基於對嫦娥六號兩類玄武岩的對比，研究團隊提出一個新的熱動力機制：隨着月球冷卻，其岩石圈不斷增厚，深部岩漿難以直接噴出，只能滯留在月幔淺部輝石岩層的底部，這些“被卡住”的岩漿可向上傳導熱量，從而觸發淺部月幔部分熔融，導致火山噴發。

發現月球不對稱演化新線索

為進一步驗證新機制模型，研究團隊還分析了全月球遙感數據，發現距今30億年前後月球火山活動的熱動力機制發生明顯轉變——30億年之前熱源複雜多樣，可能包括放射性物質、潮汐力和隕石撞擊等；30億年之後則趨於單一，自下而上的熱傳輸機制佔據主導，使得年輕月球火山活動的源區集中在淺部月幔。

對全月球遙感數據的進一步分析顯示，月球正面的晚期火山岩石化學特徵基本都與嫦娥五號玄武岩相近，而背面則更大多接近嫦娥六號的超低鈦玄武岩。

研究團隊認為，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，而背面則相對較少。他們這一發現為理解月球的不對稱演化提供了新線索。

或將揭開地月系統更多奧秘

研究團隊表示，嫦娥六號樣品最新揭秘月球年輕火山噴發的系統性研究，不僅刷新了人們對月球熱演化歷史的認知，也為解釋其他無大氣、小型天體的火山活動機制提供重要參考。

中國探月工程一步步改寫月球演化教科書，從嫦娥五號到嫦娥六號，它們帶回地球的這些年輕玄武岩樣品，如同月球“心跳”的記錄儀告訴人們：這顆獨屬於地球的天然衞星的內核在距今30億年前後仍有餘温，“它的故事遠比想象中更精彩”。

研究團隊還預期，未來隨着更多月球樣本的深入研究，人類或將揭開地月系統的更多奧秘。(完)