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關於月球形成的主要假設認為,數十億年前的一次巨大撞擊從地球上撞擊出大量的行星物質,這些物質結合形成了我們的月球伴侶。
但是,這種結合並非一個平靜的過程——形成的溫度使得新生的月球覆蓋著一片岩漿海洋,研究人員在1970年對阿波羅11號帶回的樣本進行研究後提出了這個理論。隨著岩漿海洋冷卻,其最具有浮力的成分漂浮到頂部,在較密集的岩石層之上形成了一個外殼。
現在,一項使用最近退役的“輝夜姬”號探測器收集的資料進行的月球地質調查,支援了岩漿海洋的假設,發現月球地殼的上層確實富含異常純淨的低密度岩石。日本宇宙航空研究開發機構的“輝夜姬”(原名“月球和工程探測器”(SELENE))的研究結果發表在本週的《自然》雜誌上。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)
“輝夜姬”號軌道飛行器尋找的是鈣長石,這是一種富含相對低密度礦物斜長石的岩石。該探測器的調查發現,在月球高地(構成月球地殼大部分的區域)的新鮮隕石坑和盆地中,鈣長石不僅普遍存在,而且幾乎完全純淨——也就是說,這種岩石幾乎是100%的斜長石。該研究的作者推測,非常純淨的鈣長石可能構成了月球地殼的全球性地層,從地表以下大約三公里到三十公里不等。
這種具有浮力的地殼岩石的普遍存在表明,它的形成過程在整個月球上都以相同的方式進行,例如岩漿海洋。“輝夜姬”的結果表明,鈣長石的形成“確實是一個全球性的過程”,哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的岩石學家約翰·隆吉說,他目前是杜克大學的訪問學者,並沒有參與這項研究。“用岩漿海洋以外的任何其他方式形成它似乎非常令人懷疑,即使我曾經提出過其中一個模型。這項研究似乎表明,真的沒有其他方法。”
隆吉的評論意義重大,因為加州大學洛杉磯分校的地球化學家保羅·沃倫稱隆吉為“我認為是與岩漿海洋相對立的主要競爭者的作者”。在那個模型中,富含斜長石的岩石是由於岩漿海洋已經結晶後重新加熱而上升到上地殼的。其他一些理論則完全不需要岩漿海洋。
沒有參與“輝夜姬”研究的沃倫說,新的鈣長石研究“意味著你有一個非常有效的提純該礦物的過程”。這種岩石的普遍性和純度“很難與任何分步模型相調和,在這些模型中,事情是以零碎的方式發生的”,沃倫說。“所有這些都傾向於支援一個全球一致的過程,最容易用岩漿海洋模型來解釋。”
隆吉和沃倫都對“輝夜姬”探測到的鈣長石中斜長石的超高純度表示懷疑,但他們認為,總體含義仍然是相關的。沃倫指出,透過對月球的遙感很難找到極其均勻的成分,因為月球土壤非常混雜,並且必然會在一定程度上汙染任何給定的表面。“無論地殼深處可能出現什麼極端成分,它們都註定會被沉積的土壤‘抑制’,”他說。
沃倫在談到“輝夜姬”的論文時說:“我發現細節有點難以置信。”“但儘管如此,即使細節可能有點偏差,他們所獲得的內容的重要性也非常重大。”