月球比以往認為的要年輕10億歲!我國嫦娥五號任務(wù)讓全世界重新認識了月球,,科學(xué)家們不得不重新審視月球的演化歷史,。 根據(jù)此前的研究,科學(xué)家們一直認為在差不多30億年前的時候,,月球就已經(jīng)停止地質(zhì)活動了,。不論是美國宇航局阿波羅計劃還是前蘇聯(lián)月球計劃帶回來的巖石樣本,都指向了一種可能性,,那就是月球上的玄武巖來自于30億年以前的火山爆發(fā),。 自從1976年蘇聯(lián)的月球20號進行了最后一次月表采樣之后,人類在四十多年的時間里再也沒有進行過這個壯舉,,科學(xué)家們也一直保持著這種認知,。 這些結(jié)論在我國嫦娥五號探月任務(wù)之后,就遭受了巨大的沖擊,。在利用嫦娥五號帶回來的巖石樣本進行分析之后,,我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn):這些樣本形成于大約20億年前,,這意味著至少在那個時候,月球還有火山運動,。根據(jù)我國科學(xué)家的研究成果,,月球的地質(zhì)活躍期延長了近10億年,也就是新的月壤樣本比以往的樣本年輕了差不多10億年,。 如果只是有美國和蘇聯(lián)的樣本,,科學(xué)家也能夠解釋,因為那種情況或許只是說明他們沒采集到距今僅20億年的樣本,。問題在于,,除了實際研究之外,此前的理論也認為月球在差不多30億年前就沉寂了,。 和其他天體一樣,,在45億年前剛剛形成的時候,月球內(nèi)部是非常熾熱的,。但是從那個時候開始,,月球就處于冷卻的過程中。在此期間,,內(nèi)部的月幔在熔融狀態(tài)下,,就有巖漿通過火山噴發(fā)的形式來到月球表面。這些巖漿在月球表面冷卻結(jié)晶,,有一部分就形成了我們今天看到的月球玄武巖,。 月球的質(zhì)量只有地球的1/81,按理說這么小的巖石天體,,應(yīng)該很快就會冷卻,,并且迅速停止火山運動,從此進入了“地質(zhì)死亡期”,。到底是以前的理論錯了,,還是我國科學(xué)家錯了呢? 除了月球之外,,火星也是長期被認為已經(jīng)進入地質(zhì)死亡期的巖石天體,,在幾十億年前就停止了火山運動。同樣的,,近年來有些研究指出,,火星上仍然有可能具備有限的火山活動,這與我國科學(xué)家對月球的研究不謀而合,。 為何月球在冷卻的過程中,,內(nèi)部的月幔仍然有可能部分熔融呢?科學(xué)家推測有兩種可能性:第一種可能性是月球內(nèi)部有大量的放射性元素,,它們在衰變的過程中會釋放大量的熱量,;第二種可能性是月幔中富含水或者其他揮發(fā)分,這些物質(zhì)會降低月幔的熔點,,導(dǎo)致它們在溫度相對低一點的情況下也會變成熔融態(tài),。 其中,一種說法相對主流一些,。此前曾有研究人員通過撞擊坑定年法推測:風(fēng)暴洋克里普地體中的一些區(qū)域仍有年輕火山活動,。這片區(qū)域富含放射性元素,因此很有可能是放射性元素延長了月球的“青春期”,。 然而這個理論基本上被我國科學(xué)家推翻了,,因為嫦娥五號采集的玄武巖樣本正是來自這片區(qū)域,而我國科學(xué)家對其研究之后得出結(jié)論:其下方的月幔并不富含放射性物質(zhì),。 不過,,這也不是說第二種理論就是正確的,因為我國科學(xué)家同時發(fā)現(xiàn),,嫦娥五號玄武巖的源區(qū)非?!案伞保簿褪钦f,,這里并沒有豐富的水可以降低月幔的熔點,。 既然兩種理論都不對,那么到底是什么原因讓月球的內(nèi)部一直保持著比較高的溫度呢,? 說到底,,導(dǎo)致月幔融化的原因只有一個,那就是溫度高于月幔的熔點,。所以可能的原因只有兩個,,第一就是某種機制導(dǎo)致內(nèi)部溫度升高,第二就是某種機制導(dǎo)致月幔熔點降低,。 不過,,每一種原因都存在著許多可能的誘發(fā)機制??茖W(xué)家認為,,只有準確限定巖漿起源的溫度和壓力,恢復(fù)其源區(qū)組成,,然后將嫦娥五號和阿波羅的巖石樣本進行對比,,才能了解這段歲月里的月球演化歷程。 在最新的一期《科學(xué)進展》雜志上,,我國科學(xué)家公布了他們的最新研究成果,。本次研究的領(lǐng)導(dǎo)者是中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所蘇斌副研究員、陳意研究員和原江燕工程師,,他們聯(lián)合了其他研究員,、院士以及南京大學(xué)的惠鶴九教授,,對27顆代表性嫦娥五號玄武巖巖屑(粒徑大、內(nèi)部礦物顆粒多,、分布均勻)進行了分析,。 研究人員發(fā)現(xiàn),和阿波羅任務(wù)中采集的較為古老的低鈦玄武巖樣本相比,,嫦娥五號任務(wù)中采集回來的較年輕的玄武巖的初始巖漿中含有更高的氧化鈣(CaO),、二氧化鈦(TiO2)以及更少的氧化鎂(MgO)。 另外,,嫦娥五號玄武巖的源區(qū)含有更高的(~20%)巖漿洋晚期形成的單斜輝石-鈦鐵礦堆晶體,,研究人員指出,這種礦物就有明顯降低月幔熔點的功能,,從而誘發(fā)年輕火山的形成,。 這是什么意思呢? 科學(xué)家進一步解釋,,這些礦物比月幔早期的礦物更容易融化,。而且,在月球引力的作用下,,由于巖漿洋晚期堆晶體翻轉(zhuǎn)引起的月幔物質(zhì)混合作用可能在月球長期演化歷史中逐漸加強,,這種現(xiàn)象一方面可以改變月幔源區(qū)的物質(zhì)組成,還能夠降低這里的熔點,。 還有一點,,嫦娥五號采集的月球玄武巖樣本起源深度和阿波羅任務(wù)中的玄武巖差不多,但溫度更低,。研究人員推測,,在它們形成的區(qū)域,從38-31億年前到距今20億年前的時候僅僅降低了80℃左右,,這個速度還是比較慢的,。 也就是說,在月球引力的作用下,,雖然月幔的溫度在降低,,但熔點也在降低。再加上月幔的冷卻速度比較慢,,所以就能斷斷續(xù)續(xù)地維持在熔點以上,。只要有了巖漿,火山噴發(fā)就是自然而然的事情了,。 憑借這次研究,,我國科學(xué)家量化了月球內(nèi)部緩慢冷卻的熱演化過程,指明了月球年輕火山的成因,,并為未來關(guān)于月球地質(zhì)演化的研究提供了參考,。 |
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