月球比以往認(rèn)為的要年輕10億歲！我國嫦娥五號任務(wù)讓全世界重新認(rèn)識(shí)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(rèn)為在差不多30億年前的時(shí)候，月球就已經(jīng)停止地質(zhì)活動(dòng)了。不論是美國宇航局阿波羅計(jì)劃還是前蘇聯(lián)月球計(jì)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(jìn)行了最后一次月表采樣之后，人類在四十多年的時(shí)間里再也沒有進(jìn)行過這個(gè)壯舉，科學(xué)家們也一直保持著這種認(rèn)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(jìn)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(gè)時(shí)候，月球還有火山運(yùn)動(dòng)。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?yàn)槟欠N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(shí)際研究之外，此前的理論也認(rèn)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(shí)候，月球內(nèi)部是非常熾熱的。但是從那個(gè)時(shí)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(huì)冷卻，并且迅速停止火山運(yùn)動(dòng)，從此進(jìn)入了“地質(zhì)死亡期”。到底是以前的理論錯(cuò)了，還是我國科學(xué)家錯(cuò)了呢？
除了月球之外，火星也是長期被認(rèn)為已經(jīng)進(jìn)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(yùn)動(dòng)。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(dòng)，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(huì)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(huì)降低月幔的熔點(diǎn)，導(dǎo)致它們在溫度相對低一點(diǎn)的情況下也會(huì)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(dòng)。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(gè)理論基本上被我國科學(xué)家推翻了，因?yàn)殒隙鹞逄柌杉男鋷r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?yàn)槲覈茖W(xué)家同時(shí)發(fā)現(xiàn)，嫦娥五號玄武巖的源區(qū)非?！案伞?，也就是說，這里并沒有豐富的水可以降低月幔的熔點(diǎn)。
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(gè)，那就是溫度高于月幔的熔點(diǎn)。所以可能的原因只有兩個(gè)，第一就是某種機(jī)制導(dǎo)致內(nèi)部溫度升高，第二就是某種機(jī)制導(dǎo)致月幔熔點(diǎn)降低。
不過，每一種原因都存在著許多可能的誘發(fā)機(jī)制?？茖W(xué)家認(rèn)為，只有準(zhǔn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(diǎn)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(jìn)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(qiáng)，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(diǎn)。
還有一點(diǎn)，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(shí)候僅僅降低了80℃左右，這個(gè)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(diǎn)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(diǎn)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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