香港文匯報訊(記者 劉凝哲 北京報道)中國科學院9日召開新聞發布會,介紹中國科學院地質與地球物理研究所(下稱:地質地球所)、中國科學院國家天文臺(下稱:國家天文臺)與南京大學等科研團隊,利用月背樣品取得的四項研究成果以封面文章形式發表於國際學術期刊《自然》雜誌。四項研究分別揭示了月背巖漿活動、月球古磁場、月幔水含量及地球化學特徵,首次為人類揭開了月球背面的演化歷史。
月球具有「二分性」,其正面和背面在形貌、成分、月殼厚度、巖漿活動等方面存在顯著差異,但月球「二分性」的形成機制仍然懸而未決,是月球科學研究中亟待解決的關鍵問題。此前,科學界對於月球背面的認識主要基於遙感研究,嫦娥六號在人類歷史上首次攜帶1,935.3克月球背面樣品返回地球,這些樣品採集於月球上最大、最深且最古老的撞擊坑—南極—艾特肯盆地(SPA),為釐清月球正面和背面物質組成的差異、破解月球二分性之謎提供了難得的機遇。
此次,科學家們通過嫦娥六號樣品取得了多個「首創性」的關鍵進展:首次揭示月背在約42億年前和28億年前存在兩期不同的玄武質火山活動,表明月球背面可以維持持久的火山活力;首次獲得月背古磁場信息,發現月球磁場強度可能在28億年前發生過反彈,指示月球發電機磁場並非單調衰減而是存在波動;首次獲得月球背面月幔的水含量,發現其顯著低於正面月幔,指示月球內部水分布也存在二分性。
其中,最新發表的研究成果由國家天文臺,聯合地質地球所、中國地質大學(北京)、北京高壓科學研究中心、東華理工大學等多家院校共同完成,詳細分析了月背SPA盆地玄武巖成因,發現形成這些玄武巖的「初始原料」—即月球的深部物質(稱為月幔源區),其狀態極其「貧瘠」,科學上稱為超虧損。這意味著它非常缺乏那些容易熔融、隨巖漿上湧的元素。月幔源區的極度虧損,或緣於大型撞擊事件的熔體抽取所致,揭示大型撞擊事件可能對月球深部圈層演化產生巨大影響。科研團隊認為,SPA盆地下方發現的這種「超虧損」月幔,為人們了解月球早期內部如何分層、冷卻和演化提供了獨一無二的信息,是揭開月球正背面巨大差異之謎的關鍵一步。
中國科學院院士、地質地球所研究員吳福元表示,南極—艾特肯盆地是月球三大構造單元之一,直徑約2,500千米,該撞擊坑形成的能量大約相當於原子彈爆炸的萬億倍,但這種大型撞擊到底對月球演化造成怎樣的影響,一直是未解之謎。「此次在《自然》雜誌發表的四篇文章,首次系統揭示了南極—艾特肯大型撞擊的效應,這是成果的核心亮點。」
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