月球岩浆洋晚期结晶产物为什么具有更多的钙和钛？十几亿年的冷却 ， 月球内部温度为何仅降低了约80摄氏度？陈意对此进行了深入解读 。
今天 ， 从地球看月球 ， 白色的地方是月陆 ， 深色的地方是月海 。 科学家发现 ， 月陆表面主要为斜长岩 ， 而月海表面主要为玄武岩 。 这与月球的演化历史有关 。
科学家推测 ， 像地球一样 ， 早期的月球上也是一个岩浆洋 ， 随着降温、冷却、结晶过程 ， 月核首先形成 ， 接着不同层次的月幔出现 。
“在岩浆洋冷却结晶过程中 ， 富橄榄石的一些物质会在结晶早期沉淀到更深部的月幔中 ， 而密度更轻的斜长石会向上浮动 ， 漂在岩浆洋表面 ， 形成月壳 ， 也就是人们看到的月亮上比较亮的区域 。 ”陈意解释说 。
而岩浆洋晚期结晶的主要矿物是单斜辉石和钛铁矿 ， 它们的一个显著特点是钙、钛含量较高 ， 且熔点比较低 。 这部分物质密度很高 ， 结晶完之后便会下沉 ， 进入到深部月幔和月核的边界 。
对于体积更小的月球火山活动持续时间如此之长 ， 国际科学界有一个猜想：月表覆盖的平均厚度达4~5米的月壤 ， 就像一层“厚厚的毯子” ， 使月球内部热耗散相对较慢 。 同时 ， 与地球不同 ， 月球没有板块构造 ， 不会把地表的冷物质带到内部 ， 发生物质和能量的交换而给月球“降温” ， 这也可能是其散热较慢的一个原因 。
然而 ， 长久以来 ， 由于缺乏量化对比 ， 人们很难知道月球内部热耗散究竟有多慢 。
通过将嫦娥五号玄武岩与阿波罗玄武岩对比 ， 该团队推测 ， 从30多亿年前到大约20亿年前 ， 在月幔相同深度 ， 温度仅下降了约80摄氏度 。
期刊论文审稿人指出 ， 这是一项高质量的研究 。 “这项研究对年轻的嫦娥五号玄武岩可能是如何形成的提供了一种新颖的解释 。 毫无疑问 ， 自去年月球新年龄被宣布以来 ， 这一直是许多科学家最关心的问题 。 ”
论文审稿人、英国牛津大学地球科学系的Richard Palin说 ， 研究团队的解释得到了岩石学建模和岩石学观察的有力支持 。
新机遇 新发展
现在看来 ， 月球的地质生命活动似乎已完全停止 。 那么 ， 未来是否可能发现比20亿年更年轻的月球火山活动痕迹呢？
在陈意看来 ， 这“完全有可能” ， 科学研究就是不断推陈出新的过程 。
“月球究竟是什么时候真正死亡的 ， 到现在还是个谜 。 ”他说 ， “目前 ， 我们仅有的确凿证据证明月球在20亿年前还有火山活动 ， 那时候它还是活的 。 如果将来有更多的样品 ， 就可以建立一个更加完整的、高精度的月球冷却量化曲线 ， 推测出它的地质生命活动轨迹 。 ”
那么 ， 月球最新的岩浆活动证据可能隐藏在哪里？据介绍 ， 当前科学家主要通过撞击坑定年法 ， 推测相关区域的大致形成年龄 。 “若干年后 ， 我们或许可以采到更年轻的月球样品 ， 了解月球生命最晚期的内部状态 。 ”
陈意认为 ， 月球研究可能有助于解决人们认识地球过去的“瓶颈”问题 。
“由于地球板块构造运动抹掉了很多古老的地球历史记录 ， 人们尚不清楚从45亿年前到35亿年前地球到底经历了哪些演化过程 。 地月系统同根同源 ， 没有板块构造的月球地质历史记录非常完整、丰富 ， 将有助我们了解地球的过去、现在和未来 。 ”他说 。
在他看来 ， 嫦娥五号、祝融号等地外行星探测项目正在给中国地球和行星科学研究带来新机遇 。 最近一年多来 ， 随着月壤样品返回和首批火星探测数据传回地球 ， 国内的行星科研队伍正在迅速扩大 。
陈意表示 ， 地外行星探索将为地球科学研究“打开非常大的一扇门” 。 地质学、地球化学、地球物理、遥感探测 ， 乃至地外生物等地球科学的各个研究领域将得到进一步发展 。
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