五十年前,美国宇航局和苏联太空计划执行了第一次样本返回任务。 其中包括由月球带回地球的岩石阿波罗宇航员以及通过苏联月球计划一部分的机器人任务获得的数据。
对这些岩石的分析揭示了有关月球的成分、形成和地质历史的大量信息。 特别是,科学家得出结论,这些岩石是由超过30亿年前的火山喷发形成的。
近年来,随着美国宇航局和其他航天机构向月球发送机器人任务(为载人任务做准备),月球探索重新兴起。
例如,作为嫦娥计划的一部分,中国向月球发射了多个轨道飞行器、着陆器和月球车,其中包括样本返回任务。
A新研究由行星科学家领导中国科学院(CAS) 分析了嫦娥五号月球车获得的 20 亿年前的样本。
他们的研究可以为年轻的火山活动如何塑造月球表面提供有价值的见解。
该研究是由来自中国科学院地质与地球物理研究所(IGGCAS),由苏斌、袁江彦和陈毅领导? IGGCAS 岩石圈演化和地球与行星物理实验室成员。
来自南京大学月球与行星科学研究所(LPSI)和中国科学院比较行星学卓越中心的研究人员加入了他们的行列。 一篇描述他们的发现的论文出现在期刊上科学进步10 月 21 日。
根据阿波罗和月球任务返回的样本,科学家推测月球在过去 30 亿年里一直处于地质死亡状态。
然而,嫦娥五号任务获得的新月球岩石样本(并于2021年返回地球)只有20亿年的历史,这表明火山活动的发生时间比之前预计的至少长了10亿年。
作为一个小型岩石体,月球上火山活动所需的热量早在这些火山爆发发生之前就已经消失了。
此前,科学家推测,后期火山活动可能是由月球地幔中含水量升高或放射性元素衰变驱动的。 然而,对嫦娥五号月球车获得的样本进行的许多分析已经排除了这一共识。
根据分析,中科院研究人员发现,地幔中的低熔点矿物可能会受到压缩,从而导致年轻的火山活动。 陈教授解释了在最近的 CAS 声明中:
“最近的月幔融化可以通过提高温度或降低熔点来实现,”他说。 “为了更好地理解这个问题,我们应该估计年轻火山形成时的温度和压力。”
为了进行分析,CAS 团队进行了一系列分步结晶和月幔熔化模拟,将嫦娥五号任务获得的 27 块玄武岩碎屑与阿波罗任务返回的玄武岩碎屑进行了比较。
他们发现,年轻的岩浆样本比旧的阿波罗岩浆样本具有更高的氧化钙和氧化钛浓度。
这些矿物的存在比月幔中积累的早期矿物更容易熔化,这意味着火山活动可能是重力驱动的,导致地幔中的物质发生翻转。
他们的分析表明,地幔的压缩可能发生在相似的深度,但温度较低,仍然会产生火山。
这项研究与行星科学家所了解到的没有什么不同最近几年。数十亿年前,这颗红色星球有数千次喷发在其表面,其中一些形成了太阳系中最大的火山(如奥林匹斯山)。
科学家怀疑,随着内部冷却,火星在地质上已经死亡。 但最近的研究结果表明,它可能仍会经历火山活动有限。
这项研究对月球上的年轻火山活动提出了第一个可行的解释,该解释与嫦娥五号月球车返回的样本相一致。
这项研究可以为未来对月球热和地质演化的行星研究提供信息。
正如苏博士表明的:
“这是一个令人着迷的结果,表明月球晚期岩浆海的积累对嫦娥五号火山的形成做出了重大贡献。我们发现嫦娥五号岩浆产生的深度与嫦娥五号相似,但温度比嫦娥五号低80摄氏度。这意味着月球地幔从大约 30 亿年前到 20 亿年前经历了持续缓慢的 80 摄氏度冷却。”