你知道嗎？我們如今仰望夜空所看到的月亮，已經是一個“死亡”的星球了。實際上，星球也是有“生命”的，科學家們認為，當一個星球上的巖漿活動徹底停止后，它就相當于“死亡”了。所以說，我們賴以生存的地球目前還有巖漿活動，仍是具有生命力的，而月球早已經停止了巖漿活動。

那月球的生命結束于什么時候？早前，科學家通過阿波羅載人登月采集到的月球巖石以及月球隕石研究得出結論，月球最遲在28億年前就停止了巖漿活動，而近兩年，我國科研人員通過研究嫦娥五號月壤樣品發(fā)現(xiàn)，月球在距今20億年前仍噴發(fā)過滾燙的巖漿，將已知的月球地質壽命“延長”了8億至9億年。

(資料圖片)

最新的一項研究進一步證實了這一結論，并有了新的發(fā)現(xiàn)。基于嫦娥五號月壤樣品，中科院地質與地球物理研究所的科研人員開展了月球火山噴發(fā)規(guī)模研究。他們發(fā)現(xiàn)，月球火山噴發(fā)強度并非想象的從早期到晚期連續(xù)性降低，而是階段性凸起式降低，并且在大約20億年前火山活動仍然很強。相關研究成果近日在《自然·通訊》雜志上發(fā)表。嫦娥五號帶回的月壤有哪些“過人之處”？在這項研究中，科研人員創(chuàng)新性地開發(fā)了怎樣的方法“秘籍”？

音頻：月球火山噴發(fā)

月球已經“死亡”？火山噴發(fā)藏著什么秘密？

太空中的月球（圖片來源：視覺中國）

月球誕生于約45億年前，它的質量只有地球的1%左右，而在薄薄數(shù)米的月壤之中，卻記錄著太陽系演化的歷史，研究月球對于揭示地球早期的形成和演化具有十分重要的意義。論文通訊作者、中科院地質與地球物理研究所副研究員田恒次介紹，月球上的火山活動，成為洞察月球奧秘的一扇窗口。

田恒次說：“月球上的火山噴發(fā)主要能夠揭示月球內部尤其是月幔的化學成分，火山噴發(fā)的強度可以用來研究月球的熱異常狀態(tài)，揭示火山物質的來源和類型，以及月球后續(xù)的構造活動。月球火山噴發(fā)的產物包括月球玄武巖、火山玻璃還有火山碎屑巖等，其中月球玄武巖可以說是產量最多的，也是主要用來研究的對象。”

月球玄武巖，指的是月幔部分熔融形成的巖漿，經過火山噴發(fā)來到月球表面后冷卻結晶形成的巖石。2020年，我國發(fā)射的嫦娥五號成功在月球正面采集了總重1.731公斤的月壤和月巖并帶回地球。田恒次介紹，與近半個世紀前美國阿波羅任務帶回的月壤樣品較為古老的特點有所不同，嫦娥五號采集的玄武巖樣品年齡大多在20億年左右，填補了阿波羅任務的空白。

田恒次進一步說：“嫦娥五號玄武巖樣品有幾個非常好的特點：一個是它很‘年輕’，國內有幾個研究團隊開展了大量的分析研究工作，表明玄武巖的年齡大多是在20億年左右，而阿波羅樣品的年齡主要是三四十億年；第二個特點是外來物質占的比例很低，幾乎都是本地的玄武巖；另外通過我們進一步的化學和同位素分析表明，這些玄武巖都是來自一個相同的月幔源區(qū)。相比之下，阿波羅采集到的樣品化學成分還是比較復雜的，綜合來看，嫦娥五號樣品比阿波羅樣品要簡單很多，這就給我們研究更近時期的月球火山噴發(fā)規(guī)模提供了很好的機遇。”

月壤樣品得天獨厚，創(chuàng)新方法揭示月球火山噴發(fā)規(guī)律

以往，科研人員通常運用遙感探測手段對月海玄武巖的厚度、火山噴發(fā)體積隨時間的變化等進行定量化計算，但由于這些方法原理不同，得到的結果存在一定的不確定性。這一次，有了絕佳的月壤樣品，科研人員創(chuàng)新性地利用擴散年代學和熱力學模擬計算相結合的手段開展研究。

田恒次說：“我們主要使用的是擴散年代學和一維熱量傳輸模型，這兩種方法在以往的研究中大多數(shù)是分別使用的，這次我們把兩者結合起來了。其中，擴散年代學主要是利用礦物中某些特征元素的變化規(guī)律來解讀巖漿冷卻的時間以及冷卻速率。本次研究中我們使用了研究所的一臺場發(fā)射電子探針，它研發(fā)了超低含量的分析技術，幫助我們更準確地獲取橄欖石的鋁、錳等微量元素含量及其變化規(guī)律。”

月球玄武巖噴發(fā)速率及其隨時間變化趨勢（受訪者供圖）

通過重建嫦娥五號玄武巖的熔巖流厚度和體積，研究團隊發(fā)現(xiàn)，在月球火山活動晚期，也就是20億年前，仍然存在大規(guī)模的巖漿噴發(fā)。

“我們估算出玄武巖噴發(fā)的厚度，在10-30米左右，這個結果與遙感探測手段得到的結果較為一致。有了厚度，以及嫦娥五號著陸區(qū)地質單元的面積，我們將這兩個數(shù)據(jù)相乘，就能得到一個體積，大概達到了500-900立方千米。這個噴發(fā)的體積還是比較大的，所以我們認為，月球到了晚期火山噴發(fā)規(guī)模仍然非常大。”田恒次說。

那么，放眼整個月球火山噴發(fā)歷史，火山噴發(fā)速率又呈現(xiàn)出怎樣的變化趨勢呢？研究團隊通過進一步系統(tǒng)梳理前人對火山噴發(fā)規(guī)模的研究，發(fā)現(xiàn)月球火山噴發(fā)速率并不是人們之前想象的從早期到晚期連續(xù)性降低，而是以階段性凸起的方式在減弱，并且晚期仍有比較大規(guī)模的噴發(fā)。可以說，這項研究為月球火山活動的規(guī)律提供了強有力的證據(jù)，同時也為月球熱演化模型的修正提供了關鍵參數(shù)。田恒次表示，造成這一現(xiàn)象的原因目前還沒有定論，后續(xù)團隊還將結合熱演化模型進行綜合分析。

“現(xiàn)在我們還只是發(fā)現(xiàn)在20億年前月球火山活動還是很強，這可能跟這個地區(qū)月殼的厚度、深層裂隙等因素有關，但具體原因還是不清楚的。接下來，我們將在前期工作的基礎上，利用新的分析技術重新評估火山噴發(fā)的規(guī)模，以及與其他團隊合作建立該著陸區(qū)的熱演化模型，盡可能去探尋到底為什么20億年前月球上還有大量的巖漿活動。”田恒次進一步解釋道。

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