月球正面玄武岩与钍（Th）含量分布图 。 A代表美国阿波罗（Apollo）任务采样点 ， L代表苏联月球（Luna）任务采样点 ? 图源：修改自文献[6]
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月球最年轻火山活动的热源成谜
嫦娥五号返回样品的首批科研成果大大地刷新了我们此前对月球火山活动的认知 ， 同时对月球热演化历史也发出追问 。 月球的直径不到地球的1/3 ， 对于具有如此大表面积/体积比的星球来说 ， 它本应该迅速冷却 ， 早早地结束地质生命 ， 停止岩浆活动 。 为什么月球的火山活动可以持续到20亿年前这么晚？
此前科学界存在两种可能的猜测：月幔岩石中富含放射性生热元素以提供热源 ， 或者月幔富含水以降低岩石熔点 ， 这样就不需要大量热量也可以产生岩浆 。 然而 ， 嫦娥五号源区既没有克里普组分加入 ， 也不含水 ， 这意味着我们也许需要一个全新的理论框架或热演化模型来揭开月球保持地质“长寿”的秘密 。
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嫦娥五号着陆区可能存在多期火山活动
月海玄武岩主要分布在月球的盆地中 ， 且以月球正面居多 ， 可能是100至400公里深处的月幔部分熔融形成的 。 和地球上的同类岩石相比 ， 它具有较高且变化较大的TiO?含量 ， 从 0.2到 16.5 wt.% ， 相差达到约80倍 。 这样大的成分变化范围不仅反映了月幔深处堆晶岩分布的不均一性 ， 也反映了月球岩浆过程的高度复杂性 。 因此通过不同类型的月海玄武岩 ， 可以研究月球深部物质成分、岩浆过程随时间和空间的演化 。
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一种相对罕见的高钛月海玄武岩（编号CE5C0000YJYX065） ? 图源：紫金山天文台[7]
2021年7月12日 ， 中国科学院紫金山天文台首批申请获得了两块嫦娥五号月球玄武岩样品 。 利用高分辨率显微CT、扫描电镜、电子探针等技术对其中一个样品（编号CE5C0000YJYX065）开展了详细的矿物化学和三维断层成像研究 。 多项证据表明 ， 不同于目前已报道的嫦娥五号中钛和低钛月海玄武岩类型 ， CE5C0000YJYX065是一种相对罕见的高钛月海玄武岩 ， 这表明嫦娥五号着陆区历史上可能曾经发生过多次火山喷发活动 ， 将有望解读月幔源区不同物质成分和月球晚期火山活动的精细时空分布规律 。
参考文献：
[4] Li et al., National Science Review, 2021. https://doi.org/10.1093/nsr/nwab188.
[5] Che et al., Science, 2021. https://doi.org/10.1126/science.abl7957.
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