作者:群芳 来源:科学时报 发布时间:2010-7-8 9:02:48
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“月亮女神”在环形山边缘发现橄榄石
该发现有助了解月球构造中类似地幔部分的构成

    日本的“月亮女神”探测器在月球表面发现了橄榄石的踪迹,图中为发现这种矿物的薛定谔环形山。(图片提供:JAXA/NHK)

通过“阿波罗”号宇航员带回的数千块月球岩石以及海量的遥感信息,研究人员对于构成月球表面的矿石有了充分的认识。那么月球外壳的下面到底是什么呢?日本科学家相信他们已经找到了部分答案——由“月亮女神”探测器采集的数据表明,来自月球内部的物质——一种相对较重的矿物(橄榄石)——被发现存在于许多环形山的边缘地带。研究人员认为,这将有助于了解月球构造中类似地幔部分的构成。
 
行星科学家通常认为,45亿年前,一颗巨大的外来天体与地球发生猛烈碰撞后抛向太空的残骸最终形成了月球。早期的月球是如此炎热,以至于其表面覆盖着一层由岩浆构成的海洋,随后那些较重的元素和矿物经沉淀形成了类似于地幔的物质,而较轻的矿物则漂浮在表面并最终凝固为外壳。橄榄石是地球地幔中的一种主要成分,因此科学家推测,它必然也是月球“地幔”中的一个重要组成部分。但一直苦于缺乏相关的证据。
 
之前源自地基以及航天器的观测已经在月球表面发现了少量含有橄榄石的地带。2007年11月到2009年7月,“月亮女神”探测器在围绕月球运转的过程中进行了近距离观测。探测器上装载的光谱剖面仪记录了从月球表面上7000万个位点反射的可见光与近红外光,并通过分析在其中245个位点发现了橄榄石的反射信号。经过在一个月球地图上绘制这些位点,研究人员发现橄榄石主要位于陷入月球表面的环形山的边缘地带——这里的外壳相对较薄。筑波市日本环境研究国立研究所的行星科学家Satoru Yamamoto和同事指出,有关这一现象最可能的解释是,碰撞的小行星和彗星打穿了月球的外壳,并将“地幔”上层或外壳下层的物质推向环形山的边缘。研究人员在7月5日的《自然—地球科学》杂志网络版上报告了这一研究成果。
 
研究人员认为,月球外壳形成后,内部曾发生剧烈活动,导致富含大量橄榄石且类似地幔的物质从月球内部深处上涌至外壳以下。研究人员说,橄榄石可以为研究月球内部类似地幔的物质提供依据。
 
月球外壳厚度不均,平均厚度约为70公里,比地壳厚度大。“月亮女神”探测器考察的月球环形山区域外壳较薄,遇到外来天体袭击后,其内部类似地幔的物质比较容易暴露出来。
 
德国科隆大学地球化学家Carsten Münker表示:“这一发现令人兴奋,它第一次给出了证据,表明暴露在月球表面的岩石并非发源于月球外壳的上层。”而美国布朗大学的行星科学家Carle Pieters则补充说,这一研究成果“对于理解(像月球这样的天体的)早期外壳与‘地幔’如何在最初几百万年间形成与进化是非常重要的”。
 
与许多发现一样,这项研究也提出了新的问题,特别是这些橄榄石到底来自于月球“地幔”还是月球外壳的下层。Yamamoto认为,反光的模式更加匹配于之前所预测的这些物质来源于月球“地幔”的假设。但是他说:“我们无法排除月球外壳起源的可能性。”未来的月球探测任务将尝试解决这一问题,这或许要通过采集一些月球橄榄石得以实现。Münker表示:“地球化学家对于拥有这样一块标本具有强烈的兴趣。”
 
《科学时报》 (2010-7-8 A4 国际)
 
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