近期,中国科学家利用嫦娥六号采回的月球背面样品首次获得月球背面月幔的水含量:小于2微克/克,该结果为认识月幔水的时空演化提供了关键约束。成果论文于9日在国际学术期刊《自然》上发表。
月幔水含量在揭示月球起源、岩浆活动、资源环境效应等方面具有重要意义。目前普遍认为,约45亿年前,一颗火星大小的天体撞击原始地球,抛射出的物质经过重新吸积形成了月球,即月球的起点——大碰撞起源假说。在这个极其高温的撞击事件中,月球预期极度贫水,月球贫水也是阿波罗时代最伟大的科学成就之一。
近20年来,月幔水含量的研究一直存在富水和贫水的争议,且所有发表的数据都集中在月球正面。
中国嫦娥六号任务从月球南极艾特肯盆地内的阿波罗撞击坑采回了人类第一份月背样品。已报道的嫦娥六号玄武岩主期次喷发年龄为28亿年,这些玄武岩为认识月幔水的时空演化提供了重要机遇。
中国科学院地质与地球物理研究所与南京大学研究团队对获批的嫦娥六号玄武岩岩屑样品开展了源区水含量的研究。结果显示嫦娥六号玄武岩的月幔源区水含量仅为1—1.5微克/克,是已报道数据中的最低值,指示嫦娥六号玄武岩的月幔源区比月球正面月幔更干,其原因可能是南极艾特肯撞击事件改造了月幔源区的水。该研究结果为月球大碰撞起源假说以及月球的后续演化提供了关键制约。
中国科学院地质与地球物理研究所研究员胡森解释说:“我们采样的区域,月球南极艾特肯盆地是因为撞击形成的,它很可能影响到了当时的月幔部位,导致一些水发生重新聚集或者分布,驱动一些当时月幔背面的水往正面跑,这是一个可能的原因。”
月球背面月幔更“干”的另外一个原因可能与月球岩浆洋冷却结晶时出现分层有关。科学家们认为,在月球形成初期,巨大的能量释放使得整个月球几乎处于完全熔融状态,形成了一层覆盖全球的炽热岩浆洋。随着时间的推移,这片熔融的海洋逐渐冷却结晶。
胡森说:“月球岩浆洋结晶可能是分层的,背面的月幔,或者我们采到的玄武岩可能来自更深一点的区域,可能结晶更早,水含量就相对低一点。当然这两个都是很大的假说,都需要后续再去验证或证实。”据央视