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為何月球在距今20億年前依然有火山活動(dòng)？嫦娥五號(hào)月球樣品提供了新線索。3月23日，中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)發(fā)布，中外科學(xué)家在進(jìn)行了詳細(xì)的巖相學(xué)、礦物學(xué)、微量元素地球化學(xué)和鐵、鎂、鍶同位素分析后發(fā)現(xiàn)，單斜輝石堆晶可能對(duì)月球年輕火山的活動(dòng)起到推波助瀾的作用。研究結(jié)果發(fā)表在國(guó)際天文期刊《天體物理學(xué)雜志通訊》上。

“月球質(zhì)量只有地球的1.2%，這么小的天體，理論上能量是有限的?？茖W(xué)家們根據(jù)美國(guó)阿波羅計(jì)劃帶回的月壤樣品和月球隕石的研究推測(cè)，月球應(yīng)該在距今約28億年至30億年前就停止火山活動(dòng)了。但此前對(duì)嫦娥五號(hào)月球樣品進(jìn)行的研究顯示，月球火山活動(dòng)一直持續(xù)到20億年前?！痹撜撐墓餐ㄓ嵶髡?、中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)研究員徐偉彪告訴科技日?qǐng)?bào)記者，這一不同尋常的發(fā)現(xiàn)，一直吸引科學(xué)家們探究“月球?yàn)楹螘?huì)有如此強(qiáng)的火山活動(dòng)，火山活動(dòng)的能量來(lái)源是什么”。

要研究火山，就要研究火山巖漿產(chǎn)生的根源，分析月幔深部的物質(zhì)成分。而月球玄武巖是月幔熔融形成的巖漿，經(jīng)火山噴發(fā)至月球表面冷卻結(jié)晶形成的巖石。通過(guò)對(duì)月表玄武巖的研究，可以管窺月幔深部的演化。

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)兩個(gè)玄武巖巖屑樣品開(kāi)展了三維CT掃描，確認(rèn)巖屑樣品是玄武巖巖屑，不是撞擊熔體。

“研究火山巖漿，要重點(diǎn)分析月壤中的鐵和鎂。而外來(lái)天體撞擊月球，會(huì)混染月球上的鐵、鎂同位素。此次研究證明，月壤存留的物質(zhì)，是月球巖石本身的信息，沒(méi)有其他天體物質(zhì)的干擾?！毙靷ケ胝f(shuō)，這確保了研究結(jié)論的可靠性。

更重要的是，研究團(tuán)隊(duì)基于已獲取的主微量元素及鐵鎂同位素?cái)?shù)據(jù)，估算了嫦娥五號(hào)樣品玄武巖的母巖漿成分，并對(duì)月球巖漿洋冷凝結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行了模擬計(jì)算。

“結(jié)果表明，嫦娥五號(hào)月球樣品的鐵鎂同位素組成，指示了其月幔源區(qū)可能為橄欖石堆晶體和輝石堆晶體兩種堆晶體的混合。晚期結(jié)晶的單斜輝石堆晶比例可能為20%—30%。單斜輝石堆晶富集，可以顯著降低月幔的熔點(diǎn)，可能對(duì)月球年輕火山活動(dòng)起到關(guān)鍵推動(dòng)作用?！毙靷ケ虢忉?zhuān)虑蛐纬稍缙谑且幻痘鹎?，而單斜輝石堆晶是在月球內(nèi)部持續(xù)冷卻的過(guò)程中形成的，這類(lèi)堆晶的熔點(diǎn)較低，這有利于降低月幔熔點(diǎn)。

“此次研究為我們了解月球?yàn)楹窝莼骄嘟?0億年前還有火山活動(dòng)提供了重要線索。同時(shí)也啟示我們，天體演化具有多樣性，這有助于我們探索包括地球在內(nèi)的行星演化的規(guī)律和趨勢(shì)?！毙靷ケ胝f(shuō)。

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