IT之家 9 月 17 日消息，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心與北京大學(xué)等單位合作完成的一項(xiàng)研究表示，嫦娥五號(hào)著陸區(qū)至少經(jīng)歷了四次火山巖漿噴發(fā)，且該地區(qū)的巖漿噴發(fā)通量在月球火山活動(dòng)晚期（約 20 億年前）有顯著（約 2 個(gè)數(shù)量級(jí)）增強(qiáng)。
▲ 嫦娥五號(hào)著陸區(qū)的（a）光學(xué)影像、（b）假彩色波段合成影像以及（c）鈦含量分布圖 | 圖自中科院國(guó)家空間科學(xué)中心，下同
據(jù)中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心介紹，我國(guó)嫦娥五號(hào)月球探測(cè)器于 2020 年 12 月著陸于月球正面風(fēng)暴洋克里普地體的東北部地區(qū)，隨后對(duì)著陸點(diǎn)附近的月表物質(zhì)進(jìn)行了采樣并成功將 1731 克月壤樣品帶回地球。風(fēng)暴洋克里普地體的東北部地區(qū)之所以被選擇成為嫦娥五號(hào)任務(wù)的著陸區(qū)，主要在于它被認(rèn)為是月球表面最年輕的玄武巖單元之一并且富含鈾、釷、鉀等生熱元素。先前基于熱化學(xué)與動(dòng)力學(xué)的模擬研究認(rèn)為，風(fēng)暴洋克里普地體中富含的生熱元素恰恰是維持月球火山活動(dòng)的主要原因。因此，對(duì)于嫦娥五號(hào)著陸區(qū)玄武巖厚度及其噴發(fā)速率的研究將進(jìn)一步增進(jìn)對(duì)于月球火山活動(dòng)與內(nèi)部熱演化歷史的認(rèn)識(shí)。
IT之家了解到，研究結(jié)果表明，嫦娥五號(hào)著陸區(qū)至少經(jīng)歷了四次火山巖漿噴發(fā)，厚度中值分別為 230 米、70 米、4 米以及 36 米。而從玄武巖厚度的空間分布趨勢(shì)來(lái)看，可以發(fā)現(xiàn)隨著距離 Rima 與 Mairan 兩條月溪越遠(yuǎn)，玄武巖的厚度逐漸遞減，這表明 Rima 與 Mairan 兩條月溪的火山口為嫦娥五號(hào)著陸區(qū)玄武巖的噴發(fā)源頭。進(jìn)一步地，結(jié)合各玄武巖單元的面積與年齡估算結(jié)果，計(jì)算了嫦娥五號(hào)著陸區(qū)玄武巖的噴發(fā)速率，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的巖漿噴發(fā)通量在月球火山活動(dòng)晚期（約 20 億年前）有顯著（約 2 個(gè)數(shù)量級(jí)）增強(qiáng)。
▲ （a）嫦娥五號(hào)著陸區(qū)各下伏玄武巖單元的厚度。（b）Em4 與 Em3 單元厚度之和的空間分布，其中紅色曲線為 Rima 與 Mairan 月溪。（c）嫦娥五號(hào)著陸區(qū)以及月表其它地區(qū)玄武巖巖漿的噴發(fā)率
基于熱化學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型的研究認(rèn)為，月球正面風(fēng)暴洋克里普地體中富含生熱元素是月球晚期火山活動(dòng)依舊活躍的主要原因。然而，最新的樣品研究結(jié)果表明，嫦娥五號(hào)著陸區(qū)的玄武巖并非克里普玄武巖。
該研究提出一種可能性，即風(fēng)暴洋克里普地體中的生熱元素的確為月幔部分熔融區(qū)域提供了熱源，但是巖漿在由月幔快速上升至月表的過(guò)程中可能并沒(méi)有來(lái)得及與風(fēng)暴洋克里普地體中的克里普成分充分混合，從而導(dǎo)致嫦娥五號(hào)玄武巖樣品中并未測(cè)量到較多的克里普物質(zhì)。
此外，嫦娥五號(hào)著陸區(qū)的月殼厚度比平均月殼厚度小 25% 左右，且早期鄰近的雨海盆地撞擊事件可能在月殼中形成了大規(guī)模的裂隙構(gòu)造，這些因素都有利于月幔中的巖漿噴發(fā)至月表。月球晚期火山活動(dòng)的維持機(jī)制一直是月球科學(xué)研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題，而對(duì)于嫦娥五號(hào)玄武巖樣品的進(jìn)一步挖掘研究（如對(duì)粘滯度和熱導(dǎo)率等參數(shù)的測(cè)量），有望為現(xiàn)有的月球熱化學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型提供新的約束，從而為解釋月球火山活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間與噴發(fā)規(guī)模提供有力證據(jù)。
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