月球火山活动持续至20亿年前,远超理论值,靠的是啥?
分析嫦娥五号月壤 中国科学家解谜团
2022-10-24 00:00来源:厦门日报

  月球不同时期岩浆及热演化示意图(图/据新华网)

  据新华网报道 中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,揭开了困扰学术界的一大谜团:为何月球在距今20亿年前依然有火山活动。

  中国科学院地质与地球物理研究所研究员陈意介绍,月球形成于约45亿年前,质量只有地球的约1%,对于如此小的天体来讲,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,然而研究显示,月球火山活动可以一直持续到20亿年前,远超理论值。

  月球持久火山活动成因 两种假说被排除

  嫦娥五号月壤样品的返回,引发了新一轮的月球研究热潮。2021年10月中国科学家在《自然》杂志上发表了三篇文章,揭示了月球火山活动可以一直持续到20亿年前,刷新了人类对月球岩浆活动和热演化历史的认知。

  专家介绍,月球玄武岩是月幔(相当于地球的地幔)部分熔融形成的岩浆经火山喷发至月球表面冷却结晶形成的岩石。国际学者对持续冷却的月幔发生部分熔融曾提出两种假说:一是放射性元素生热导致月幔升温;另一假说是如果水含量高,会降低月幔熔点。

  然而中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”,排除了以上两种假说。因此,月球火山活动为什么持续如此之久,成为新一轮月球研究中的未解之谜。

  模拟计算恢复月壤初始岩浆成分 原来有钙有钛还易熔

  针对这一问题,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,采用了最新研发的扫描电镜能谱定量扫描技术分析了岩屑的全岩主要成分,结合一系列岩石学和热力学模拟计算,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,与阿波罗样品相比,年轻的嫦娥五号玄武岩的初始岩浆含有更多的钙和钛,这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,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,从而克服了缓慢冷却的月球内部环境,引发长期持续的月球火山作用。

  该项成果在最新一期美国《科学进展》杂志上发表。

  【同步】

  梦天实验舱

  本月发射

  我国空间站建造进入收官阶段

  据央视新闻报道  按照中国空间站建造计划,梦天实验舱将于本月实施发射,目前,工程各系统正展开各项测试准备工作,确保中国空间站建造任务如期完成。

  这几天,神舟十四号飞行乘组对空间站组合体进行精心维护和照料,为迎接梦天实验舱的到访做好准备,目前,乘组已在轨驻留超过4个月,身心状态良好。在海南文昌航天发射场,执行梦天实验舱和天舟五号发射任务的2箭2舱(船)同时在场区进行测试。

  据悉,酒泉卫星发射中心正同步开展载人飞船发射和回收任务准备,神舟十五号载人飞行任务已经全面进入准备阶段。测控通信系统全天候值守,保障空间站安全稳定运行,神舟十五号乘组正在加紧训练,各项空间科学实验扎实稳步推进。长征五号B遥四火箭完成了分系统和两次总检查测试,后续将完成舱箭联合总检查,确保发射任务圆满成功。

  最新科学分析:

  宇宙成分为

  66.2%暗能量

  33.8%暗物质与物质

  据科技日报报道  美国天体物理学家的一项分析,对宇宙的组成和演化设置了迄今为止最精确的限制。通过这种被称为Pantheon+的分析,科学家确认宇宙由大约三分之二的暗能量和三分之一的物质组成,这种物质主要以暗物质的形式,在过去数十亿年中加速膨胀。研究结果近日发表在《天体物理学杂志》特刊上。

  暗能量和暗物质都是宇宙学标准模型基石,但还没有被直接探测到,因此也是该模型最大谜团。此次通过将现代宇宙学理论(标准模型)置于更坚实的证据和统计基础上,Pantheon+等于关闭了解释暗能量和暗物质的其他替代模型的大门。

  2011年诺贝尔物理学奖获得者之一亚当·里斯表示:“在许多方面,最新的Pantheon+分析是全球观察家和理论家在破译宇宙本质方面二十多年辛勤努力的结晶。”新分析将数据作为一个整体,并认为宇宙的66.2%表现为暗能量,其余33.8%是暗物质和物质的组合。

  Pantheon+得出的另一个关键结果则是确定了当前宇宙的膨胀率,即哈勃常数。研究发现哈勃常数为73.4(km/s)/Mpc差距,不确定性仅为1.3%。

  研究人员表示,通过Pantheon+数据集,他们可获得从暗物质主导到暗能量主导的宇宙精确视图,有望对暗能量本质产生新认识。

展开阅读全文