????傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，月球在約30億年前就停止了火山活動，但嫦娥五號和六號分別帶回了20億年和28億年前的玄武巖，證明月球"休眠"時間比想象中晚得多。這一新發(fā)現(xiàn)引出了一個重要的問題，究竟是什么樣的熱動力機(jī)制維持著月球的活力？對此，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所月球科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的汪程遠(yuǎn)副研究員、徐義剛院士等，聯(lián)合廣州地化所-香港大學(xué)化學(xué)地球動力學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的錢煜奇博士等，對嫦娥六號樣品展開了詳細(xì)的研究，為回答這一問題提供了新的視角。
圖1. 嫦娥六號著陸區(qū)地質(zhì)圖及嫦娥六號玄武巖Mg#-TiO2成分與阿波羅玄武巖的對比
?????研究團(tuán)隊(duì)在嫦娥六號樣品中發(fā)現(xiàn)了兩種不同類型的火山巖：分別形成于著陸區(qū)東側(cè)的29億年前的超低鈦玄武巖和位于著陸區(qū)的28億年前的低鈦玄武巖（圖1）。它們雖然形成時間接近，但成分和源區(qū)深度差異顯著（圖2）。前者的源區(qū)略深（約120公里），不含鈦鐵礦；?后者源自淺部（60-80公里）月幔，含少量鈦鐵礦。通過高溫高壓實(shí)驗(yàn)和微量元素模擬計(jì)算（圖3），發(fā)現(xiàn)它們的源區(qū)分別對應(yīng)月球早期巖漿洋結(jié)晶形成的含鈦鐵礦輝石巖（IBC）和輝石巖層。令人意外的是，本應(yīng)沉入月球深部的IBC竟仍存在于淺部月幔，且受到了SPA大撞擊的影響。
圖2. 嫦娥六號玄武巖起源溫度和壓力條件
圖3. 微量元素比值Ta/Nd-Zr/Nb模擬嫦娥六號玄武巖源區(qū)礦物組合
????傳統(tǒng)理論認(rèn)為，月球火山活動可能由富水或KREEP（一種富含放射性生熱元素的物質(zhì)）的源區(qū)驅(qū)動，但嫦娥五號和六號樣品均排除了這兩種可能：它們的源區(qū)貧水且虧損放射性成因同位素?；阪隙鹆杻深愋鋷r的對比研究，研究團(tuán)隊(duì)提出了全新的機(jī)制（圖4）：考慮到月球冷卻過程中巖石圈逐漸加厚，巖漿很難到達(dá)月表而是底墊在具有不同流變性質(zhì)的巖層中間。一般認(rèn)為，巖石圈底部是具有不同流變性質(zhì)的分界層，然而，熱傳導(dǎo)模擬表明，即使是高速的巖漿底侵到巖石圈底部，仍很難引發(fā)淺部IBC的熔融。因此，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出，巖石圈內(nèi)部IBC和下方橄欖巖之間可能是一個被忽視的分界層。 熱傳導(dǎo)模擬顯示，底墊到這個分界層的巖漿可以向上加熱引發(fā)IBC熔融。
圖4. A. 月球早期（>30億年）火山活動的多種熱動力機(jī)制；B. 月球晚期（<30億年）火山活動的淺部熱動力機(jī)制；C. 遙感觀測揭示的月球火山成分隨時間的變化?
為進(jìn)一步證明該機(jī)制可以適用于全月球火山，研究團(tuán)隊(duì)利用遙感數(shù)據(jù)分析了月球火山活動的成分隨時間的變化，發(fā)現(xiàn)~30億年可能是?月球內(nèi)部熱動力的轉(zhuǎn)折點(diǎn)（圖4C）：30億年前的玄武巖成分變化沒有規(guī)律，表明其熱動力機(jī)制是多源且復(fù)雜的（如KREEP、潮汐加熱、撞擊等）。30億年之后，熱驅(qū)動力變得單一，自下而上的的熱傳輸機(jī)制占據(jù)主導(dǎo)。由于IBC層的流變學(xué)阻擋作用，深部來源的巖漿不能噴出月表。底墊巖漿的熱傳導(dǎo)致使年輕月球火山活動的源區(qū)集中在淺部月幔。此外，由于月幔結(jié)構(gòu)上可能的二分性（正面的IBC相對背面可能具有更多的鈦鐵礦），使得正背面的年輕火山成分上也出現(xiàn)差異：正面以嫦娥五號玄武巖類型為主導(dǎo)，而背面則以嫦娥六號超低鈦玄武巖類型的火山活動為主。
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????該研究近期于近期發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上，研究主要受中國科學(xué)院院長基金，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所所長基金，以及香港研究資助局和中國科學(xué)院聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目的資助。
?論文信息：Chengyuan Wang?（汪程遠(yuǎn)）,Yuqi Qian（錢煜奇）,Jintuan Wang（王錦團(tuán)）,Liang Liu（劉亮）,Le Zhang（張樂）,Zhiming Chen（陳志銘）,Jingyou Chen（陳景有）,Guanhong Zhu（朱冠虹）,Xianglin Tu（涂湘林）,Zexian Cui（崔澤賢）,Qing Yang（楊晴）,Yan-Qiang Zhang（張彥強(qiáng)）,Pengli He（賀鵬麗）,Yonghua Cao（曹永華）,Haiyang Xian（鮮海洋）,James W. Head III,?Yi-Gang Xu*（徐義剛）,The source and thermal driver of young (<3.0 Ga) lunar volcanism. Science Advances
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