2022年11月6日 星期日

最新研究發現,月球火山活動持續到更晚期才停止

NASA伽利略影像系統製作的月球偽色影像©NASA/JPL

50年前,NASA和前蘇聯的太空計劃從月球帶回了岩石樣本,其後的分析揭開了月球組成、形成與地質歷史的重要資訊,科學家認為這些岩石是在30多億年前的月球火山 發中所形成。

近年來,NASA、中國與各太空機構再次向月球派送許多為載人計畫所預備的無人探測任務,例如中國「嫦娥計劃」就包括了多個軌道器、登陸器和漫遊車,以及樣本返回任務等。

中國科學院(CAS)行星科學家所領導的一項研究,在分析嫦娥五號探測器在2021年送回地球的月球岩石樣本後發現,這些岩石只有20億年歷史,顯示月球火山活動至少比之前所認為的還長10億年。過去科學家根據阿波羅計畫帶回的月岩樣本推測,月球的地質活動早在30億年前就已經停止。

科學家們過去認為晚期的火山活動可能是由月球地幔中水含量的升高,或放射性元素衰變所驅動,但嫦娥五號採集的樣本提出了其他的可能性。

溫度升高或熔點降低都可能導致月球地幔熔化,進而引發火山活動。於是中國研究團隊對這27塊年齡只有20億年的玄武岩碎塊,與阿波羅任務帶回的30億年樣本進行一系列分離結晶和地幔熔化模擬實驗。他們發現,年輕的岩漿樣品中的氧化鈣和氧化鈦豐度高於更早的阿波羅岩石。年輕的岩石所在深度雖然與早期礦物相似,但熔點較低,所以雖然又經過10億年的冷卻,地幔溫度降低約80℃後,它們仍可被擠壓而融化,並導致地幔物質翻攪,進而觸發火山運動。

這項研究結果與行星科學家近年來對火星的瞭解相近。幾十億年前,火星上也有無數的火山噴發,造就了太陽系中最大的火山,如奧林帕斯山。科學家們曾認為隨著火星內部的冷卻,其地質活動已經停止,但最近的發現顯示火星可能仍有低度的火山活動。

Science Advances

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