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月球背面的玉兔二号:我刚刚发现了月球地幔线索,我来自中国!

近日,在月球远端进行的一项实地调查已经确定了可能源自月球地幔的物质,揭开月球地幔的线索,这一结果可能会改进月球形成和演化的模型。

月球是地球的邻居,是一个小型行星体,它分为地壳、地幔和地核,但没有受到板块构造的干扰。因此,它对于科学家理解行星内部的演化有着巨大的价值。然而,月球地幔的组成至今仍是一个谜。随着今年1月我国登月探测器嫦娥四号在月球背面的首次软着陆,并部署了它的漫游者玉兔2号,月球探索翻开了新的篇章。

月球背面的玉兔二号:我刚刚发现了月球地幔线索,我来自中国!

玉兔二号不负众望,于近日揭开了月球地幔线索,科学家利用玉兔二号的光谱观测,推断出橄榄石和低钙辉石的存在,这些矿物可能起源于月球地幔,综合鉴定为月球远端幔源材料。

其实与太阳系的其他内体相似,月球被认为经历了岩浆-海洋阶段,在这一阶段,月球部分已经大体形成。当岩浆海洋凝固时,密度大的镁铁质(富含镁和铁)矿物如橄榄石和低钙辉石在海洋底部结晶。四分之三的海洋凝固后,密度较低的矿物,如斜长石(硅酸铝)浮到海面上,形成了以富含钙的斜长石为主的高地地壳。在海洋凝固的最后,富含元素的矿物在地壳下面结晶,这些元素是最后进入固相的。因此,这一过程导致了月球内部的径向分层——一系列构成上截然不同的层。

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尽管月球外壳存在区域差异,但轨道卫星上的传感器和返回地球的样本所显示的月球表面不同区域(称为月球地区)的观测成分和矿物学与这个概念上简单的形成模型是一致的。然而,月球地幔的特征,特别是在其组成、结构和层理方面,仍然是不确定的,就连美国宇航局的阿波罗飞船和苏联的月球探测器都降落在月球的近侧,却没有返回月球地幔的样本。

而来自中国的探月工程为月球远端原位表面探测和采样返回任务铺平了道路。月球上最古老和最大的结构——直径约2500公里的南极-艾特肯盆地——位于行星的远端。这个结构的大小和区域地壳厚度(据美国宇航局的GRAIL任务估计)表明,它可能是由一次穿透月球地壳和内部、挖掘月球地幔物质并将其分布在月球表面的撞击事件造成的。因此,南极-艾特肯盆地的原位勘探一直是国际上科学家们所希望的。

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此次发现是基于玉兔二号穿越冯卡曼陨石坑时所记录的反射光光谱,研究显示了在嫦娥四号着陆点附近探测到的物质,这些物质与从月球表面获得的大多数样品有显著不同。特别地,这些材料含有镁铁质成分,似乎主要是橄榄石和低钙辉石的混合物。

这些成分代表了深层物质,可能来自月球地幔,这些物质是在南极-艾特肯盆地形成时被挖掘出来的,然后可能作为与附近直径72公里的芬森陨石坑的形成有关的撞击事件的喷出物重新分布。根据这些观测结果,月球上地幔可能主要由橄榄石和低钙辉石组成。

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科学家对光谱分析所用的方法和工具进行了精心的处理,因此对矿物的检测具有很高的可靠性。但是精确测定矿物组合中相对矿物丰度是一个值得争议的问题,因为矿物重叠光谱特征的复杂性质。当然还需要进一步的建模工作,重点是矿物颗粒的大小分布,以便对橄榄石的组成作出更加确定的评价。而毋庸置疑,玉兔二号,值得国人骄傲!

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