“重力翻转”搅乱月球,地幔碎片何处可寻?

月球地幔的“重力翻转”很可能启动于岩浆海完全凝固之前。因此,在任何时刻,月球内部的实际结构都不可能呈现出图中的精确模式。

月球诞生后不久,就被岩浆覆盖了。随着岩浆海的冷却和凝固,致密矿物下沉形成了地幔层,而密度较低的矿物上浮形成了地壳表层。后来,小行星与彗星的强烈撞击穿透了地壳,“炸出”了地幔碎片,让它们分散在月球表面。

近日,美国国家航空航天局(NASA)领导的两项新研究确定了月球表面最有可能发现地幔碎片的区域,为未来的月球任务提供了一幅导航图。通过收集和分析这些来自月球深处的碎片,科学家们可以更好地了解月球、地球和其他太阳系星球的进化历史。

岩浆海的形成与演化是太阳系内外岩质行星和卫星的“共享”过程,而距离较近的月球则是研究这类基本过程的完美样本。NASA戈达德太空飞行中心研究人员Daniel Moriarty说:“这种早期加热会对星球的水、大气的分布产生怎样的影响?水会保留下来,还是完全蒸发?”当地时间8月3日,研究人员在《自然通讯》发文探讨了这些问题。

Moriarty说:“月球地幔的演化比预期复杂得多。某些先结晶的下沉矿物比后结晶的下沉矿物密度更小,这诱发了一种不稳定的‘重力翻转’现象——靠近地幔底部的轻物质试图上升,而靠近顶部的重物质下沉。‘重力翻转’并不会以一种有序的方式进行,它让地幔变得一团糟。”月球地幔的重力翻转很可能启动于岩浆海完全凝固之前。因此,在任何时刻,月球的内部结构都不可能呈现出完美、均匀的分层。

研究人员回顾了最近的月球样本分析以及地球物理/化学模型,以更新他们对月球地幔演化的见解。以此为透镜,他们又解释了部分对月球表面的近期观察结果。研究人员指出,月球南极的艾特肯盆地是最庞大、最深的陨击构造,因此,艾特肯盆地是最有希望找到地幔碎片的区域。

多年来,科学家们一直对艾特肯盆地的异常放射性感到困惑。Moriarty等人的分析表明,放射性异常与岩浆海结晶后地幔最上层的“淤泥”物质有密切联系。由于这些淤泥物质的密度非常大,科学家们先前认为,在月球历史早期,它们应该完全沉入下地幔中。“然而,新研究显示,部分淤泥被困在上地幔中,并在剧烈的撞击事件中被带到地表。艾特肯盆地是人类在月球表面发掘地幔物质的最佳位点。有趣的是,某些地幔物质也有可能出现在月球南极附近、拟议的阿尔忒弥斯和VIPER着陆点周围。”Moriarty说。

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编译:雷鑫宇 审稿:西莫 责编:陈之涵

期刊来源:《自然通讯》

期刊编号:2041-1723

原文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2021/08/210803175259.htm

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