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為何月球在距今20億年前依然有火山活動？嫦娥五號月球樣品提供了新線索。3月23日，中國科學院紫金山天文臺發布，中外科學家在進行了詳細的巖相學、礦物學、微量元素地球化學和鐵、鎂、鍶同位素分析后發現，單斜輝石堆晶可能對月球年輕火山的活動起到推波助瀾的作用。研究結果發表在國際天文期刊《天體物理學雜志通訊》上。
“月球質量只有地球的1.2%，這么小的天體，理論上能量是有限的。科學家們根據美國阿波羅計劃帶回的月壤樣品和月球隕石的研究推測，月球應該在距今約28億年至30億年前就停止火山活動了。但此前對嫦娥五號月球樣品進行的研究顯示，月球火山活動一直持續到20億年前。”該論文共同通訊作者、中國科學院紫金山天文臺研究員徐偉彪告訴科技日報記者，這一不同尋常的發現，一直吸引科學家們探究“月球為何會有如此強的火山活動，火山活動的能量來源是什么”。
要研究火山，就要研究火山巖漿產生的根源，分析月幔深部的物質成分。而月球玄武巖是月幔熔融形成的巖漿，經火山噴發至月球表面冷卻結晶形成的巖石。通過對月表玄武巖的研究，可以管窺月幔深部的演化。
研究團隊對兩個玄武巖巖屑樣品開展了三維CT掃描，確認巖屑樣品是玄武巖巖屑，不是撞擊熔體。
“研究火山巖漿，要重點分析月壤中的鐵和鎂。而外來天體撞擊月球，會混染月球上的鐵、鎂同位素。此次研究證明，月壤存留的物質，是月球巖石本身的信息，沒有其他天體物質的干擾。”徐偉彪說，這確保了研究結論的可靠性。
更重要的是，研究團隊基于已獲取的主微量元素及鐵鎂同位素數據，估算了嫦娥五號樣品玄武巖的母巖漿成分，并對月球巖漿洋冷凝結晶過程進行了模擬計算。
“結果表明，嫦娥五號月球樣品的鐵鎂同位素組成，指示了其月幔源區可能為橄欖石堆晶體和輝石堆晶體兩種堆晶體的混合。晚期結晶的單斜輝石堆晶比例可能為20%—30%。單斜輝石堆晶富集，可以顯著降低月幔的熔點，可能對月球年輕火山活動起到關鍵推動作用。”徐偉彪解釋，月球形成早期是一枚火球，而單斜輝石堆晶是在月球內部持續冷卻的過程中形成的，這類堆晶的熔點較低，這有利于降低月幔熔點。
“此次研究為我們了解月球為何演化到距今20億年前還有火山活動提供了重要線索。同時也啟示我們，天體演化具有多樣性，這有助于我們探索包括地球在內的行星演化的規律和趨勢。”徐偉彪說。
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