月球远侧隐藏着一个火山之谜

研究人员探索了来自月球远侧南极-艾特肯盆地的月球样本，发现了月球两侧在火山活动和地壳特征方面的关键差异。这些新发现提供了对月球地质历史的洞察力，并改进了月球环形山的测年方法。

这幅月球彩色图片是由伽利略成像系统通过绿色滤镜拍摄的 18 幅图像拼接而成的。 这张照片的左侧部分显示了充满熔岩的暗色Mare Imbrium（左上）、Mare Serenitatis（左中）、Mare Tranquillitatis（左下）和Mare Crisium（马赛克底部的暗色圆形地貌）。 资料来源：NASA/JPL/USGS

月球在地貌、地形、化学成分、地壳厚度和火山活动等方面存在着明显的全球差异。

为了深入研究这种对比，中国科学院广州地球化学研究所徐义刚教授及其团队研究了从月球远侧南极-艾特肯（SPA）盆地采集的月球土壤样本。 这些样本是由嫦娥六号任务采集的。

他们的研究结果于11月15日发表在《科学》上。

图 1 嫦娥六号任务在月球远侧的着陆点。 资料来源：GIGCAS

徐教授说："嫦娥六号返回的样本为研究月球全球二分法提供了一个最佳机会。"

火山活动塑造了月球表面的大部分区域，熔岩流形成的岩石被称为赤玄武岩。 这些岩石在近侧更为丰富，约占月球表面的 30%，而在远侧仅占 2%。 要充分了解这种二分法，就必须对月球两侧的样本进行研究。

嫦娥六号月球土壤包含两种类型的泥质玄武岩：低钛玄武岩和极低钛玄武岩（VLT）。 主要的低钛玄武岩代表着陆点周围的玄武岩单元，而超低钛玄武岩可能来自着陆点东部的玄武岩单元（图 1B）。

图 2 嫦娥六号土壤中的两种玄武岩以及嫦娥六号低钛玄武岩的等时线。 资料来源：GIGCAS

该研究称，对低钛玄武岩含Zr矿物的高精度Pb-Pb测年以及对斜长石和晚期介质的Rb-Sr测年得出了一致的2.83 Ga等时线年龄（图2），表明"月球远侧也存在年轻的岩浆活动"。

与阿波罗和嫦娥五号任务返回的近侧样本相比，嫦娥六号低钛玄武岩具有较低的μ值和87Sr/86Sr 值，以及非常高的εNd 值（图3），表明地幔源非常贫乏。

有人认为地壳厚度是解释月球近侧和远侧火山丰度不对称的关键因素。 然而，这一模型受到了质疑，因为远侧的 SPA 盆地地壳异常薄，看起来很深，火山活动填充严重不足。

图 3 月球玄武岩的初始铅和钍-钕同位素。 资料来源：GIGCAS

基于对嫦娥六号低钛玄武岩的研究，徐晓明团队提出，地幔源的成分是控制月球火山活动产生的另一个重要因素。

虽然SPA盆地的地壳较薄，但SPA盆地下的地幔源贫乏且难熔，在很大程度上阻碍了部分熔融。

图 4 将嫦娥六号着陆点纳入月球环形山年代学模型。 资料来源：GIGCAS

这项工作还为月球陨石坑年代学提供了一个额外的校准点，即2.83 Ga，并意味着2.83 Ga之后的撞击流量是恒定的。 这个新校准的年代学模型改进了基于月球和其他陆地天体陨石坑统计的年龄估计工具，也对月球撞击器的演化产生了额外的影响，可能与太阳系早期的行星迁移有关。

编译自/ScitechDaily