1.2亿年前月球仍有火山活动?嫦娥五号样本中,有火山玻璃珠?

月球给人的印象是孤寂寒冷的,但没有一颗星体从一开始就是冷的,月球是什么时候变冷的呢?

月球是地球的卫星,是一颗质量很小的星体,这意味着相比地球这样的行星而言,月球内部的热量会更快地丧失,所以在很早的时候,科学家们就做出了基于理论的推测,认为月球上的火山活动早在30亿年以前就停止了,也就是说月球已经冷了很长的时间。20世纪60年代,人类开始对月球进行航天探测,美国和苏联都先后从月球带回了样本,而这些样本的测定年龄都在30亿岁以上,于是人类更加笃定月球早在30亿年以前就已经冷却。

图片

2021年,我国的嫦娥五号也从月球带回了月壤样本,而就是这些样本让人类对于月球上的火山活动有了新的认识。

在地球上想要获得古老的火山活动产物,并不是一件过分困难的事情,因为我们可以在很大的范围内跑区探测,寻找样本,而在月球上是无法这么做的。虽然现在人类已经具备了登陆月球进行探测的能力,但探测器在月球上的活动范围依旧有限,所能够收集到的月壤样本很有局限性,在不知道月球火山活动具体范围的情况下,想要收集到常规的火山活动产物是无法做到的。

图片

常规的火山活动产物难以获取,但一种特殊的火山活动产物却可能得到,它就是火山玻璃珠。

火山玻璃珠是岩浆快速冷凝的产物,在岩浆之中存在着大量的挥发分,在岩浆上涌的过程中,由于压力降低,挥发分会以气体的形式从岩浆中脱离出来,在岩浆上方形成一个气仓。少量岩浆会在气仓中形成气溶胶,部分会凝结成非常小的颗粒悬浮在气仓中,当气仓爆炸,气溶胶和悬浮颗粒就会喷出月表快速冷凝,从而形成火山玻璃珠。

图片

月球表面遍布陨石坑,这是月球经常遭受撞击的证明,每一次的撞击都会导致分布于月球表面的火山玻璃珠飞溅到更远的地方,久而久之,火山玻璃珠便存在于月球表面的每一片月壤之中了。

虽说月球表面遍布火山玻璃珠,但要想找到并准确识别它们却非常困难,因为它们很小,只有几十至几百微米,而且陨石撞击月表也会形成冲击玻璃珠,与火山玻璃珠在外观上几乎没有任何差异。所以嫦娥五号采集回的月壤样本中是否存在火山玻璃珠,其实一开始是无法确定的。

图片

中国科学院地质与地球物理研究所的研究人员先从3克月壤之中挑选出了3000颗玻璃珠,然后开始进行逐步排除。

首先是去除掉那些有明显冲击特征的玻璃珠,于是3000颗变为了800颗。之后,科研人员又对剩下的玻璃珠进行电子探针成分分析,通过主量元素识别出那些可能具有火山来源的玻璃珠,最终筛选出了13颗。第三步再通过微量元素识别出具有岩浆演化特征的玻璃珠,这步之后只剩下6颗了。

图片

最后一步就是通过硫同位素值来确定最终的火山玻璃珠,最终选出了3颗。

科研人员对这3颗火山玻璃珠进行了U-Pb同位素体系定年,结果显示这3颗玻璃珠的年龄为1.23亿岁,也就是说大约在1.2亿年以前,月球上仍然存在有火山活动。这是一个令人欣喜的新发现,但同时也带来了更多新的问题,比如产生岩浆的火山是一直处于活跃之中的,还是因为陨石的撞击而导致的再活跃?要解答这个疑问,就必须要找到更多不同年份的火山玻璃珠,而在此之前,这些疑问必然会引发很多有趣的猜想和争论。