着陆在月球背面的中国玉兔二号探测车,可能在月表首度找到来自月球地函的矿物质。虽然目前还没有明确样本,但如果能了解月球地函成分,将进一步解开月球的演化与形成之谜。
月球构造和地球一样,也分为地壳、地函和地核,差别在于月球地壳没有板块构造运动的干扰,因此,了解月球内部演变具有巨大研究价值。然而至今,有关月球的分层结构仍没有详尽数据。
理论认为,月球在数十亿年前曾处于部分或完全熔化状态,随着岩浆海洋凝固,橄榄石、低钙辉石等致密的镁铁矿开始于海底结晶;接着等四分之三岩浆海洋凝固后,没那么致密的矿物质如:斜长石开始漂浮到表面,导致如今月球地壳由富含钙的斜长石组成。
最后,岩浆海洋完全凝固,最晚形成固态矿物质的元素在地壳下结晶,此过程造就月球出现一系列成分不同的分层。
中国嫦娥四号(Chang’e 4)探测器于今年 1 月 3 日 10 时 26 分,成功在月球背面的冯‧卡门撞击坑(Von Kármán)软着陆,其携带的玉兔二号(Yutu 2)月球车则于同日 22 时 22 分与着陆器分离,正式踏上月球表面展开探索之旅。
当初嫦娥四号与玉兔二号的科学任务之一,就是针对无人踏访过的月球背面进行巡视,分析矿物组分、探测月表浅层结构,玉兔二号并携带有全景相机、探月雷达、红外成像光谱仪、中性原子探测仪等设备,在月球第一个阴历日来临时,玉兔二号挑定两个地点,使用红外成像光谱仪记录该地土壤反射的光谱,也因此让科学家看到了完全不同的材料。
发现橄榄石、低钙辉石成分
光谱分析结果显示,这两地点的土壤成分以橄榄石、低钙辉石(low-calcium pyroxene)为主,这在过去一直被认为是月球地函中的物质成分,其中第一个地点含有约 48% 橄榄石和 42% 低钙辉石,只有 10% 为月球外壳常见的高钙辉石成分;第二个地点则含有约 55% 橄榄石和 38% 低钙辉石,高钙辉石含量仅 7%,似乎验证了理论。
不过 NASA 戈达德太空飞行中心的月球地质学家 Daniel Moriarty 保守表示,还需要进行后续观察才能证实这种物质确实来自地函,因为月球地壳中的其他物质如:斜长石,也可以产生类似橄榄石的光谱特征。
普渡大学行星科学家 Jay Melosh 则说,如果玉兔二号可以直接检查特定岩石的光谱特征,而不是土壤中的矿物,就能更加确定地函成分,当然若能把样品带回地球是最好的,我们的实验室可以详细分析各种矿物成分。
新论文发表在《自然》(Nature)期刊。
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(首图来源:pixabay)
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