作為地球的一顆天然衛星，月球的起源演化備受關注。科學界普遍認為，月球在30億年前就已“休眠”，其火山活動基本停止。

不過，中國嫦娥五號、六號任務分別帶回月球正面20億年前、月球背面28億年前形成的玄武巖樣品，研究證實月球在所謂“晚年”期依然發生火山噴發。這就引出一個關鍵科學問題——何種熱動力機制支撐著月球在“晚年”仍保持活力？

來自中國科學院的最新消息說，針對月球“晚年”火山噴發這一謎題，中國科學院廣州地球化學研究所汪程遠副研究員、徐義剛院士團隊聯合香港大學錢煜奇博士等合作伙伴，共同對嫦娥六號月球樣品開展系統性研究，成功揭示月球年輕火山活動的源區特征與熱驅動機制。

本項研究的月球“晚年”火山活動想象圖。(研究團隊供圖)

這項月球火山活動重要研究的成果論文，北京時間23日凌晨在國際學術期刊《科學進展》發表。

研究團隊介紹，這次研究在嫦娥六號樣品中識別出兩類形成時間相近(約28億年前、29億年前)但成分和來源深度迥異的玄武巖：源自月幔深處(距月表約120公里)的“超低鈦玄武巖”、來自較淺月幔(距月表60公里–80公里)的“低鈦玄武巖”。

通過模擬月球內部的高溫高壓環境，研究團隊發現，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，即普通的輝石巖層和含鈦鐵礦的輝石巖層。

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有關，但嫦娥五號、六號樣品研究均否定了這一假說。

基于對嫦娥六號兩類玄武巖的對比，研究團隊提出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。

為進一步驗證新機制模型，研究團隊還分析了全月球遙感數據，發現距今30億年前后月球火山活動的熱動力機制發生明顯轉變——30億年之前熱源復雜多樣，可能包括放射性物質、潮汐力和隕石撞擊等；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，也為理解月球的不對稱演化提供了新線索。

研究團隊認為，嫦娥六號樣品最新揭秘月球年輕火山噴發的系統性研究，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重要參考。

中國探月工程一步步改寫月球演化教科書，從嫦娥五號到嫦娥六號，它們帶回地球的玄武巖樣品如同月球“心跳”的記錄儀：這顆獨屬于地球的天然衛星的內核在距今30億年前后仍有“余溫”。

研究團隊預期，未來隨著更多月球樣本的深入研究，人類或將揭開地月系統的更多奧秘。