“摇篮”中的月球？嫦娥五号“捎回”早期月壳形成的秘密

作者李传福

在2024年7月27日，一项由中国地质大学（北京）教授王水炯领导的课题组与国内合作者共同完成的突破性研究，为我们理解月球早期历史提供了新的视角。

通过对嫦娥五号任务带回的月壤样本进行深入分析，科学家们在一块斜长岩岩屑中发现了类似于镁质岩套的初始熔体，这一发现为月球斜长岩与镁质岩套母岩浆的同时形成提供了直接的岩相学证据。这项研究成果已发表在《通讯—地球与环境》杂志上，为我们揭示了月球早期演化过程中的关键环节。

月球的形成可以追溯到约45亿年前的一次巨大撞击事件。根据经典的岩浆洋模型，月球早期的外壳形成和演化经历了两个主要阶段。在第一阶段，随着岩浆洋的冷却，斜长石逐渐漂浮并聚集，形成了原始的月壳。随后，在岩浆洋凝固之后，月幔发生了翻转并再次熔融，产生了镁质岩套，这导致了月壳的重塑。

年代学研究显示，斜长岩和镁质岩套的形成时间几乎相同，这暗示着月壳的形成和重塑可能是一个连续的演化过程，但这一过程的具体机制一直是个未解之谜。

在这项最新的研究中，研究团队对嫦娥五号月壤样本中的熔体进行了地球化学和热力学模拟计算。结果表明，镁质岩套母岩浆可能源自于含有斜长石的富斜方辉石上月幔熔融，而不是传统上认为的富橄榄石下月幔的减压熔融。基于这一发现，研究人员提出了一个新的观点：月球外壳的形成是一个连续的过程。

在月球岩浆洋冷却的过程中，斜长质月壳形成的同时，由于重力的不稳定性，高密度的钛铁矿堆晶层造成了上月幔的小规模原位翻转。这一翻转使得上月幔中的斜方辉石层上升并与斜长石混合，形成了镁质岩套的源区。随着时间的推移，钛铁矿堆晶的持续下沉和聚集最终引发了大规模的月幔翻转，导致富橄榄石下月幔的减压熔融，形成了相对年轻的镁质岩套母岩浆。

这项研究不仅为我们提供了月球早期演化的新理解，还表明月球上月幔的熔融是连接月球原始月壳形成和月壳重塑的桥梁。这些发现对于我们理解月球的地质历史和月球与其他天体的比较行星学研究具有重要意义。随着对月球样本的进一步研究和分析，我们有望揭开更多关于月球形成和演化的秘密，为人类未来的月球探索和利用提供科学依据。

通过这项研究，我们再次见证了科学探索的力量。正是这些不懈的努力和创新的科学方法，让我们能够跨越时空的限制，探索宇宙的奥秘。月球作为我们最近的天体邻居，它的研究不仅丰富了我们对地球外世界的认识，也为我们提供了研究太阳系早期历史的宝贵资料。随着科技的进步和探测技术的不断发展，我们期待未来能够有更多的发现，为我们揭开月球神秘面纱的一角，进一步拓展人类对宇宙的认知边界。