月球,作为地球的忠实伴侣,其起源与演化历程长久以来激发着科学家们的无限遐想与探索欲望。长久以来,科学界普遍认定月球在约30亿年前已步入“休眠”状态,火山活动近乎停滞。
然而,这一认知随着中国嫦娥五号与六号探测任务的相继成功而被颠覆。嫦娥五号从月球正面带回了20亿年前形成的玄武岩样品,而嫦娥六号则从月球背面取得了28亿年前的同类样本。这些珍贵的岩石样本揭示了一个惊人的事实:月球在其所谓的“晚年”时期,依然上演着火山喷发的壮观场景。这不禁让人发问,究竟是怎样的热动力机制,让月球在生命末期依然保持着勃勃生机?
针对这一科学谜团,中国科学院广州地球化学研究所的汪程远副研究员、徐义刚院士团队携手香港大学的钱煜奇博士等国内外合作伙伴,对嫦娥六号带回的月球样品展开了深入细致的研究。他们的努力,终于为我们揭开了月球年轻火山活动的神秘面纱。
传统理论认为,月球晚期的火山活动可能与源区富含水分或放射性生热元素有关。但嫦娥五号与六号带回的样品却无情地否定了这一推测,因为它们的源区既“干燥”又缺乏放射性元素。基于这一发现,研究团队提出了一个全新的热动力机制:随着月球逐渐冷却,其岩石圈不断增厚,深部岩浆难以直接喷涌而出,只能滞留在月幔浅部。这些“被困”的岩浆向上传导热量,触发了浅部月幔的部分熔融,从而引发了火山喷发。
为进一步验证这一新机制,研究团队还全面分析了全月球的遥感数据。他们发现,在距今约30亿年前后,月球火山活动的热动力机制发生了显著变化。30亿年之前,月球的热源复杂多样,可能包括放射性物质、潮汐力以及陨石撞击等。而30亿年之后,热源则趋于单一,自下而上的热传输机制占据了主导地位,使得年轻月球火山活动的源区主要集中于浅部月幔。
对全月球遥感数据的深入分析还显示,月球正面与背面的晚期火山岩石在化学特征上存在着显著差异。月球正面的晚期火山岩石大多与嫦娥五号带回的玄武岩相近,而背面则更多与嫦娥六号的超低钛玄武岩相似。这一发现表明,月球正面与背面的月幔组成可能存在差异,正面月幔浅部含钛铁矿较多,而背面则相对较少。这一新线索为我们理解月球的不对称演化提供了新的视角。
嫦娥六号样品的研究不仅刷新了我们对月球热演化历史的认知,还为解释其他无大气、小型天体的火山活动机制提供了重要参考。从嫦娥五号到嫦娥六号,中国探月工程一步步改写着月球演化的教科书。这些珍贵的月球样本,如同月球“心跳”的记录仪,向我们诉说着这颗天然卫星的传奇故事:在距今约30亿年前后,它的内核依然有余温,它的故事远比我们想象的更加精彩。