嫦娥五号月壤解密月球年轻火山成因

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科普时报讯（记者陆成宽）10月22日，我国科学家根据对嫦娥五号月壤的研究提出了新的月球热演化模型，成功揭开“为何月球在距今20亿年前依然有火山活动”这一长期困扰学术界的谜团。相关成果日前在线发表在《科学进展》杂志上。

月球形成于约45亿年前，质量只有地球的1%左右，理论上它应该快速冷却，很早就停止火山活动成为“死亡”星球。

“去年10月，我国科学家对嫦娥五号玄武岩的研究却发现，月球火山活动一直持续到20亿年前。”中国科学院地质与地球物理研究所研究员陈意告诉记者，这不仅刷新了人类对月球岩浆活动和热演化历史的认知，也提出了新的科学问题：月球火山活动为什么持续如此之久？

月球玄武岩是月幔部分熔融形成的岩浆，经火山喷发后来到月球表面冷却结晶形成的岩石。对于持续冷却的月幔发生部分熔融这一怪事，国际学术界一般有两种可能的解释：一种认为，放射性元素生热导致月幔升温；另一种观点认为，加水降低月幔熔点。

我国科学家对嫦娥五号玄武岩的研究揭示，月幔源区并不富含放射性生热元素，且非常“干”。“这就意味着，以前提出的两种假设都不可能造成持续冷却的月幔发生部分熔融。”陈意说。

那么，月球火山活动为什么持续如此之久呢？

为此，陈意率领科研团队选取了27颗具有代表性的嫦娥五号玄武岩岩屑，采用最新研发的扫描电镜能谱定量扫描技术分析岩屑的全岩主要成分，成功恢复了嫦娥五号玄武岩的初始岩浆成分，并与阿波罗样品的初始岩浆进行对比，推算出它们的起源深度和温度。

研究发现，嫦娥五号玄武岩的初始岩浆含有更多的钙和钛，表明嫦娥五号玄武岩的月幔源区有更多的富钙富钛物质的加入。这部分物质恰恰是月球岩浆洋晚期结晶的产物，且具有易熔的特性，它的加入会显著降低月幔的熔点，诱发月幔部分熔融形成年轻的月球玄武岩。进一步的模拟计算结果显示，月球内部经历十几亿年的持续冷却，温度仅仅降低了约80摄氏度。

陈意说，该项研究表明尽管月球内部在持续缓慢冷却，但随着月球岩浆洋晚期结晶的易熔组分不断加入到深部月幔，不仅为月幔“补钙补钛”，还降低了月幔的熔点，从而克服了月球内部缓慢冷却的环境影响，引发长期持续的月球火山作用。

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