近日,国家航天局与国家原子能机构共同宣布了一项关于月球研究的重大发现:通过对嫦娥六号从月球背面带回的月壤样本进行分析,中国科学家发现月球背面的月幔温度相较于正面更为“凉爽”。这一成果为理解月球的“二分性”现象提供了新的科学依据。
中核集团首席科学家李子颖解释道,月球的正面与背面存在显著差异,这种现象被称为“二分性”。此次研究不仅深化了人们对这一现象的理解,还通过岩石学和地球化学的分析,为月球正面与背面月幔温度的差异提供了直接证据,为月球的演化过程及其“二分性”特征的研究提供了关键数据。
该研究由中核集团核工业北京地质研究院、北京大学和山东大学的研究团队联合完成,相关成果已发表在《自然·地球科学》杂志的官方网站上。这是继2022年中核集团科研团队在月壤中发现新矿物“嫦娥石”之后,核工业与航天领域跨行业合作取得的又一重要成果。
月球被视为记录太阳系历史的“天然档案”,而月幔则是其中至关重要的“章节”。月幔位于月壳之下,是月球体积最大的部分,月球古老的火山活动正是由月幔物质的上涌所引发。因此,月幔等月球内部结构的特征对于研究月球的演化历史具有重要意义。
中核集团核工业北京地质研究院的研究团队成员李婷透露,与嫦娥五号带回的月壤样本相比,嫦娥六号的样本更为细碎,许多看似完整的岩屑内部却布满裂隙,这使得寻找目标矿物的工作量大幅增加。
研究团队采用了多种先进的分析手段,对嫦娥六号带回的玄武岩样本进行了详细研究。他们通过分析月壤中玄武岩样本的典型矿物成分,如单斜辉石和斜长石,并运用三种不同的温压计模型,计算出了玄武岩形成的温度和压力。为了确保结果的准确性,团队还通过岩石学模型模拟了玄武岩的结晶过程。四种独立方法得出的结论一致:嫦娥六号玄武岩样本的结晶温度约为1100℃,比来自月球正面的嫦娥五号样本低约100℃。
研究团队还通过玄武岩全岩成分重建了原始岩浆的化学组成,并计算了月幔的潜能温度。结果显示,月球背面月幔的潜能温度(约1400℃)低于月球正面(约1500℃)。通过卫星遥感数据对月球正面和背面月海玄武岩区域的表面岩石化学成分进行分析,发现背面月幔的潜能温度比正面低约70℃,这与样本分析的结果相吻合,进一步验证了研究成果的可靠性。