來(lái)源：原理

　　2020年12月1日，嫦娥五號(hào)在月球正面的呂姆克山脈附近著陸。半個(gè)多月后，12月17日，它順利結(jié)束了太空之旅，降落在內(nèi)蒙古中部草原的預(yù)定區(qū)域。

　　這次探索創(chuàng)造了歷史，它帶回了1731克月球樣本，這是自1976年蘇聯(lián)月球24號(hào)任務(wù)以來(lái)，人類時(shí)隔44年后再次從月球上采集到樣本。

　　對(duì)于研究來(lái)說(shuō)，帶回樣本僅僅是第一步。這些珍貴的“時(shí)間膠囊”中封存著大量關(guān)于過(guò)去的信息。

　　近日，在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，一組包括中國(guó)科學(xué)家在內(nèi)的國(guó)際團(tuán)隊(duì)發(fā)表了令人驚訝的新結(jié)果：月巖分析證實(shí)，19.7億年前，月球表面的熔巖仍在流動(dòng)。這些由嫦娥五號(hào)帶回的樣本也是迄今為止在月球上發(fā)現(xiàn)的最年輕的火山巖。

　　在月球的地質(zhì)歷史上，許多火山噴發(fā)都發(fā)生在月球表面，噴發(fā)事件形成了大片的玄武巖（一種火山巖），也被稱為月海。當(dāng)我們抬頭仰望月亮?xí)r，它們就是我們看到的一塊塊“黑斑”。

　　但原先許多研究認(rèn)為，大多數(shù)火山活動(dòng)發(fā)生在30億至40億年前。因?yàn)閲姲l(fā)事件所需的條件是，行星內(nèi)部得存在足夠的熱量，來(lái)產(chǎn)生過(guò)程中所涉及的熔融物質(zhì)。通常認(rèn)為，對(duì)于一個(gè)像月球那么大的天體來(lái)說(shuō)，這種程度的熱量在天體形成的相對(duì)較早時(shí)期就應(yīng)該已經(jīng)不存在了。

　　此前，人們已知的最年輕的月巖來(lái)自20世紀(jì)60年代和70年代美國(guó)阿波羅任務(wù)和蘇聯(lián)月球任務(wù)所收集的樣本，這些樣本都有至少約30億年的歷史。對(duì)來(lái)自月球的隕石研究同樣證實(shí)了這一點(diǎn)。

　　但過(guò)去幾年針對(duì)月球表面拍攝的遙感圖像卻表明，月球上的巖石可能比以前帶回地球直接研究的樣本要年輕得多。

　　一些科學(xué)家采取了一種名為撞擊坑計(jì)數(shù)法的估算方式，這種方法能估計(jì)出天體表面年代。根據(jù)月球表面撞擊坑的數(shù)量，研究推斷月球上應(yīng)當(dāng)存在更年輕的火山巖。

　　但這顯然需要月巖樣本才能證實(shí)。嫦娥五號(hào)任務(wù)的目標(biāo)之一便包括找到月球上一些最年輕的火山爆發(fā)的證據(jù)。

　　在北京的高靈敏度高分辨率離子微探針（SHRIMP）中心，研究團(tuán)隊(duì)使用儀器對(duì)嫦娥五號(hào)采集到的樣品進(jìn)行了分析。首先，科學(xué)家對(duì)材料進(jìn)行了分類，中國(guó)科學(xué)家人工挑選了幾塊大小約2毫米的玄武巖碎片進(jìn)行調(diào)查。

　　隨后，團(tuán)隊(duì)采用了建立在早先分析基礎(chǔ)之上的方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室分析。確定巖石年齡的過(guò)程實(shí)際上非常復(fù)雜，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，他們需要用一束聚焦的帶電粒子束，使得巖石中的不同礦物相噴射出物質(zhì)，并分析了這些物質(zhì)。

　　最終，研究確認(rèn)，這些火山巖的年齡約19.7億年，比之前所有的月球火山巖樣本都要年輕。

　　這一結(jié)果非常令人興奮，但它也帶來(lái)了一個(gè)新的科學(xué)謎團(tuán)：這些噴發(fā)活動(dòng)所需的內(nèi)部熱量來(lái)自何處？為什么月球在形成25億年后仍然有足夠的內(nèi)部熱量繼續(xù)維持火山噴發(fā)活動(dòng)？

　　雖然科學(xué)家此前曾提出，月球內(nèi)部高濃度的放射性元素可能會(huì)熔化月球內(nèi)部的巖石物質(zhì)，但這些樣本的成分已經(jīng)表明，這并不是這種情況的驅(qū)動(dòng)力。

　　另外一種假說(shuō)被稱為潮汐加熱。也就是說(shuō)，月球內(nèi)部的熱量是由月球、地球和太陽(yáng)之間的引力引起的拉伸和擠壓而產(chǎn)生的。但這仍需要更多觀測(cè)來(lái)證實(shí)。

　　又或者，月球地幔成分的某個(gè)獨(dú)特方面，可能會(huì)導(dǎo)致較低的熔融溫度，從而解釋了熔融物質(zhì)是如何形成的。

月球火山巖。|圖片來(lái)源：中國(guó)國(guó)家航天局北京SHRIMP中心via The Conversation

　　一般來(lái)說(shuō)，各種巖質(zhì)行星和衛(wèi)星上的玄武巖都很相似，但也有一些關(guān)鍵差異能讓它們變得獨(dú)一無(wú)二。

　　月球玄武巖可能是在更熱的條件下形成的，因?yàn)樵虑蛏系乃鹊厍蛏系母∪薄Ｋ拇嬖诳梢愿淖儙r石熔化或凝固的溫度，月球上較熱的地層可以使巖石的化學(xué)成分產(chǎn)生一些微妙但重要的變化，讓它們不同于地球上相似類型的巖石。例如，許多月巖中鈦的含量非常高，這在地球上是前所未見(jiàn)的。（但嫦娥五號(hào)收集的巖石中鈦含量中等。）

　　因此，接下來(lái)的研究重點(diǎn)便是分析更多碎片，確定它們?cè)诨瘜W(xué)成分上的差異。這將有希望告訴我們更多關(guān)于巖石形成的具體條件。

　　這不僅是第一次直接證實(shí)月球上存在更年輕的火山巖，也證實(shí)了遙感觀測(cè)技術(shù)的有效性。科學(xué)家相信，這對(duì)于研究其他行星，特別是研究火星的專家來(lái)說(shuō)，絕對(duì)是個(gè)好消息。

　　同時(shí)，這項(xiàng)研究再一次證明，在地球上的實(shí)驗(yàn)室中破譯那些從其他天體帶回的樣本，具有幾乎無(wú)可替代的科學(xué)價(jià)值。這些研究都將不斷增進(jìn)我們對(duì)太陽(yáng)系動(dòng)態(tài)，以及行星形成和演化的理解。

　　#創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)：

　　編譯：Takeko

　　#參考來(lái)源：

　　https：//theconversation.com/change-5-samples-reveal-moon-rocks-dating-back-less-than-2-billion-years-the-youngest-weve-seen-169429

　　https：//theconversation.com/we-shaved-a-billion-years-off-the-age-of-the-youngest-known-moon-rocks-and-rewrote-lunar-geological-history-169453

　　#圖片來(lái)源：

　　封面素材來(lái)源：Pixabay + 中國(guó)航天局北京SHRIMP中心