月球上的珠子顯示它出現火山的時間比想像的要晚

科學家普遍認為，月球上的火山活動大約在十億年前就停止了。發表在的一項研究 科學 9 月 5 日對這一想法提出了質疑，有證據表明月球早在 1.2 億年前就有活火山。

月球的火山活動揭示了其表面的形成方式、大氣條件和構造活動。火山還可以透過釋放水、提供能量和營養來創造適合生命的條件。

最近利用衛星遙感資料進行的研究發現了大約 8 億年前火山活動的跡象，但沒有活動本身的確切日期。

由中國科學院王必文領導的這項新研究的研究人員調查了中國嫦娥五號任務收集的月球樣本。

他們的分析重點是月球玻璃珠——由火山活動或太空岩石撞擊月球表面等撞擊事件形成的小球形或蛋形玻璃碎片。

月亮形成的斑點

高能量事件在月球上產生玻璃珠的方式類似於地球上撞擊形成的玻璃隕石和火山岩（如黑曜石）的形成方式。

在火山爆發中，月球表面的岩漿噴出熔岩碎片。當這些碎片快速冷卻時，它們就會形成珠子。

同樣，表面岩石和土壤在小行星或隕石撞擊產生的強大壓力和熱量下融化。熔化的材料被拋入空氣中，迅速冷卻並以玻璃珠的形式落在表面。

拋入空氣中的物質是球形的，因為它們形成時所需的能量最少。這也是水滴在太空中呈球形或在地球上呈蛋形的原因，因為重力將水滴拉伸了一點。

玻璃珠的原子以隨意的方式排列。它們由矽、鎂和鐵以及微量的鉀、鈦和鈾組成。

一顆珠子裡的一座火山

火山玻璃珠通常更均勻，而衝擊珠可能會表現出斷裂或變形等衝擊特徵。儘管如此，確定一些珠子的起源仍然具有挑戰性，因為它們源自於相似的岩石。

撞擊玻璃珠的另一個特徵是月球表面不再存在撞擊體的元素。另一方面，火山玻璃珠可能含有大量的揮發性元素，包括噴發過程中釋放的硫。

這些標準本身都不是決定性的：科學家將其中許多標準一起使用來確定珠子的起源。

嫦娥五號採集的樣本來自天川站，該站位於呂姆克山火山群附近，該地區以產熱元素高、地殼薄、火山活動時間長而聞名。

研究人員分析了 3000 多個珠子樣本，檢查它們的物理特徵，尋找能夠揭示其起源線索的模式。

他們還研究了樣本的化學成分，以確定存在的最多和最少的元素，並將它們與已知的衝擊和火山玻璃成分進行比較。

研究團隊也尋找不完全融化的證據，這是小行星或隕石撞擊的特徵。

兩個兩個在一起

研究人員從 3000 個樣本中選出了 13 個進行硫同位素分析。

同位素是同一元素的原子，其原子核中具有相同數量的質子，但具有不同數量的中子。同位素分析揭示了樣本中同位素的不同數量。研究人員將珠子中的硫同位素比率與舊樣本中的確定值進行了比較。這種方法可以深入了解物質的起源和形成它的過程。

研究人員分析顯示，13 個樣本中的 3 個來自火山活動。

然後他們使用鈾-鉛放射性定年方法來準確測定這些樣本中存在的材料的年代。該方法的工作原理是評估已衰變為鉛同位素的鈾同位素的數量，衰變以可預測的時間速率發生。

他們確定三個火山樣本的年齡為 116-1.35 億年。玻璃珠的成分也顯示它們來自岩漿源。

雖然火山樣本的年齡與嫦娥五號收集的撞擊玻璃珠的年齡重疊，但基於礦物成分、硫同位素比和鉛同位素的額外證據表明這三顆珠子的火山起源。

因此，月球可能在 116-1.35 億年前就有過火山活動。

謎團爆發

研究人員對硫同位素比的使用是新穎的。

硫同位素通常不用於識別天體上物質的來源。相反，科學家們依賴基於碳、氧和鉛的技術。但火山活動使硫成為更好的選擇，主要是因為它釋放二氧化硫氣體。

研究小組還表明，早在 1.2 億年前，月球就存在火山活動，駁斥了先前的說法。這三顆火山玻璃珠含有高濃度的鉀、稀土元素、磷、鈉和釷，顯示來源富含這些元素。

研究人員表示，玻璃珠中這些礦物質的存在表明，它們透過產生噴發所需的熱量，在引發月球火山活動方面發揮了作用。

月船人的機會

我們現在有一個新問題：即使月球內部變冷、岩石圈增厚，火山活動是如何持續這麼長時間的？

未來的月船任務可能有助於回答這個問題。 Chandrayaan-4 準備對月球材料進行現場採樣和分析，其中可能包括月球歷史上火山時期的岩石。

月船任務也將探索月球兩極。這可以幫助科學家研究保存完好的月球冰，這些冰可能含有古代火山爆發期間釋放的氣體。

Tejasri Gururaj 是一位自由科學作家和記者，擁有物理學碩士學位。