學(xué)者網(wǎng)訊（編輯/劉秀通訊員/孔令竹）一直以來，科學(xué)家普遍認(rèn)為月球在30億年前就已“休眠”，火山活動基本停止。然而，我國嫦娥五號和六號任務(wù)分別帶回了20億年和28億年前形成的玄武巖樣品，證實月球在所謂“晚年期”依然發(fā)生了火山噴發(fā)。這引出了一個關(guān)鍵科學(xué)問題：是什么熱動力機(jī)制支撐著月球在“晚年”仍保持活力？

針對這一謎題，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所的汪程遠(yuǎn)副研究員與徐義剛院士團(tuán)隊，聯(lián)合香港大學(xué)錢煜奇博士等，對嫦娥六號月球樣品開展了系統(tǒng)性研究，成功揭示了月球年輕火山活動的源區(qū)特征與熱驅(qū)動機(jī)制。相關(guān)成果于北京時間8月23日凌晨2點發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）。

研究團(tuán)隊在嫦娥六號樣品中識別出兩類形成時間相近（約28和29億年前）、但成分和來源深度迥異的玄武巖：其中，一類是源自月幔深處（超過120公里）的“超低鈦玄武巖”；另一類“低鈦玄武巖”則來自較淺的月幔（60–80公里）。通過模擬月球內(nèi)部的高溫高壓環(huán)境，研究人員發(fā)現(xiàn)，這兩類巖石來自月球早期巖漿海洋冷卻后形成的兩種不同巖層：普通的輝石巖層和含鈦鐵礦的輝石巖層（IBC）。

傳統(tǒng)觀點曾推測月球晚期火山活動可能與源區(qū)富水或富含放射性生熱元素（KREEP）有關(guān)，但嫦娥五號、六號樣品均否定了這一假說：它們的源區(qū)既“干燥”又缺乏放射性生熱元素?；趯︽隙鹆杻深愋鋷r的對比，研究團(tuán)隊提出了一個新的熱動力機(jī)制：隨著月球冷卻，其巖石圈不斷增厚，深部巖漿難以直接噴出，只能滯留在月幔淺部輝石巖層的底部。這些“被卡住的”巖漿可向上傳導(dǎo)熱量，從而觸發(fā)淺部月幔部分熔融，導(dǎo)致火山噴發(fā)。

為進(jìn)一步驗證該模型，團(tuán)隊還分析了全月球遙感數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)約30億年前后月球火山活動的熱動力機(jī)制發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變：30億年前熱源復(fù)雜多樣，可能包括放射性物質(zhì)、潮汐力和隕石撞擊等；而30億年之后則趨于單一，自下而上的熱傳輸機(jī)制占據(jù)主導(dǎo)，使得年輕月球火山活動的源區(qū)集中在淺部月幔。

對全月球遙感數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析顯示，月球正面的晚期火山巖石化學(xué)特征基本都與嫦娥五號玄武巖相近，而背面則更大多接近嫦娥六號的超低鈦玄武巖。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。這一發(fā)現(xiàn)為理解月球的不對稱演化提供了新線索。

該研究不僅刷新了人們對月球熱演化歷史的認(rèn)知，也為解釋其他無大氣、小型天體的火山活動機(jī)制提供了重要參考。

結(jié)語

從嫦娥五號到六號，中國探月工程一步步改寫月球演化教科書。這些年輕玄武巖如同月球"心跳"的記錄儀，告訴我們：這顆獨屬于我們地球的天然衛(wèi)星的內(nèi)核在那時仍有余溫，它的故事遠(yuǎn)比想象中更精彩。未來，隨著更多月球樣本的研究，人類或?qū)⒔议_更多地月系統(tǒng)的奧秘。

論文信息：Chengyuan Wang （汪程遠(yuǎn)）, Yuqi Qian（錢煜奇）, Jintuan Wang（王錦團(tuán)）, Liang Liu（劉亮）, Le Zhang（張樂）, Zhiming Chen（陳志銘）, Jingyou Chen（陳景有）, Guanhong Zhu（朱冠虹）, Xianglin Tu（涂湘林）, Zexian Cui（崔澤賢）, Qing Yang（楊晴）, Yan-Qiang Zhang（張彥強(qiáng)）, Pengli He（賀鵬麗）, Yonghua Cao（曹永華）, Haiyang Xian（鮮海洋）, James W. Head III, Yi-Gang Xu*（徐義剛）, The source and thermal driver of young (<3.0 Ga) lunar volcanism. Science Advances