一直以來，科學家普遍認為月球在30億年前就已“休眠”，火山活動基本停止。然而，我國嫦娥五號和六號任務分別帶回了20億年和28億年前形成的玄武巖樣品，證實月球在所謂“晚年期”依然發生了火山噴發。是什么熱動力機制支撐著月球在“晚年”仍保持活力?
針對這一謎題，中國科學院廣州地球化學研究所的汪程遠副研究員與徐義剛院士團隊，聯合香港大學錢煜奇博士等，對嫦娥六號月球樣品開展了系統性研究，成功揭示了月球年輕火山活動的源區特征與熱驅動機制。相關成果于北京時間8月23日凌晨2點發表于國際學術期刊《科學進展》(Science Advances)。
研究團隊在嫦娥六號樣品中識別出兩類形成時間相近(約28和29億年前)、但成分和來源深度迥異的玄武巖：其中，一類是源自月幔深處(超過120公里)的“超低鈦玄武巖”;另一類“低鈦玄武巖”則來自較淺的月幔(60–80公里)。通過模擬月球內部的高溫高壓環境，研究人員發現，這兩類巖石來自月球早期巖漿海洋冷卻后形成的兩種不同巖層：普通的輝石巖層和含鈦鐵礦的輝石巖層(IBC)。
傳統觀點曾推測月球晚期火山活動可能與源區富水或富含放射性生熱元素(KREEP)有關，但嫦娥五號、六號樣品均否定了這一假說：它們的源區既“干燥”又缺乏放射性生熱元素。基于對嫦娥六號兩類玄武巖的對比，研究團隊提出了一個新的熱動力機制：隨著月球冷卻，其巖石圈不斷增厚，深部巖漿難以直接噴出，只能滯留在月幔淺部輝石巖層的底部。這些“被卡住的”巖漿可向上傳導熱量，從而觸發淺部月幔部分熔融，導致火山噴發。
為進一步驗證該模型，團隊還分析了全月球遙感數據，發現約30億年前后月球火山活動的熱動力機制發生明顯轉變：30億年前熱源復雜多樣，可能包括放射性物質、潮汐力和隕石撞擊等;而30億年之后則趨于單一，自下而上的熱傳輸機制占據主導，使得年輕月球火山活動的源區集中在淺部月幔。
對全月球遙感數據的進一步分析顯示，月球正面的晚期火山巖石化學特征基本都與嫦娥五號玄武巖相近，而背面則更大多接近嫦娥六號的超低鈦玄武巖。這表明月球正面和背面的月幔組成可能存在差異：正面月幔淺部含鈦鐵礦較多，而背面則相對較少。這一發現為理解月球的不對稱演化提供了新線索。
該研究不僅刷新了人們對月球熱演化歷史的認知，也為解釋其他無大氣、小型天體的火山活動機制提供了重要參考。
責任編輯：陸迪
