问题——月球30亿年前是否已经“彻底冷却”,一直是行星科学中的重要分歧。长期以来,学界依据部分样品定年结果与热演化模型——多认为月球内部散热较快——约30亿年前火山活动接近终止,月幔难以长期维持稳定的岩浆系统。但近年不断出现的新样品与新方法提示:月球晚期岩浆活动可能比既有认识更持久、过程也更复杂。如何找到能直接证明“晚期仍有岩浆系统运行”的证据,成为关键。 原因——本次研究的突破,来自对两块月球陨石微观结构与化学特征的系统分析。研究对象为2021年发现的月球陨石NWA 14526和NWA 14992。科研团队综合使用扫描电镜、电子探针等高精度手段,发现样品呈现罕见的“岩性二分性”:同一块样品中并存富镁与富铁两类岩性单元,且其边界与矿物组合表现出清晰的混合—反应特征。基于此,团队提出同源岩浆补给模型:早期侵位的富镁岩浆在岩浆房内发生部分结晶后,随后演化程度更高、相对富铁的岩浆再次注入并与其混合,最终形成两类岩性共存的结构。研究认为,此过程是“岩浆补给”在岩石记录中的直接体现,也是在月球样品层面首次清晰识别出该类过程。 影响——这一发现为月球热演化与火山史重建带来多上约束。其一,它表明约30亿年前,月球内部仍可能存在一定规模的岩浆库与补给通道,月球晚期并非简单的线性冷却与一次性停火,而可能经历更长时间的间歇式活动。其二,岩浆补给意味着月幔源区成分演化、熔融分离与储库更新仍在耦合进行,将影响对月海玄武岩成因、挥发分保存机制以及月幔不均一性的解释。其三,该研究为建立“样品证据—年代学—热模型”的闭环提供了新的约束条件,有助于修正月球内部热源分布、导热参数以及放射性元素富集等关键假设。 对策——要构建更可靠的月球演化图景,需要样品研究、探测数据与数值模拟合力推进。一上,应推进月球陨石与返回样品的统一数据库建设,强化标准化测试与交叉验证,减少不同实验体系带来的不确定性;另一方面,应结合遥感光谱、重力与地形数据,对潜在岩浆库位置与月幔结构差异进行反向约束,提升从“点样品”推及“面约束”的能力。同时,建议围绕“补给—混合—喷发”等关键环节开展针对性数值模拟,评估不同热源条件与壳幔结构下的可行路径,为后续着陆区选择与原位探测指标设计提供依据。 前景——需要指出,该成果与我国探月工程可形成相互支撑的证据链。此前,嫦娥五号、六号分别带回约20亿年前、约28亿年前的月球玄武岩样品,持续将月球火山活动的时间窗口推向更年轻的阶段。本次在约30亿年前样品中识别出岩浆补给,则从岩浆系统动力学角度补齐了月球晚期演化的重要环节,提示月球在中晚期仍可能发生多阶段的岩浆再活化。随着后续探月任务推进,若能获取更多具有明确地质背景的原位样品,并与月球深部结构探测结合,有望深入厘清月球内部热量维持机制、岩浆活动的时空分布,以及不同月海玄武岩之间的成因联系,为比较行星学研究提供更坚实的参照。
从伽利略用望远镜观察月表地貌,到阿波罗计划带回382公斤月壤样本,人类对月球的认识不断被刷新;中国科学家此次的新发现也提示:许多看似稳固的结论,可能仍需要新的证据重新校准。随着深空探测技术进步与跨学科研究深入,月球仍将为我们提供更多关于行星内部演化与岩浆活动的关键线索,也将推动有关理论与模型健全。