天文学家在月球背面发现火山热点 数据同时源自中美航天机构

2023年07月17日 18:25 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

最近发表在《自然》(Nature)上的一项研究考察了一个火山热点,它可能存在于月球远侧(面向地球的一面)一个被称为康普顿-贝尔科维奇钍异常(Compton-Belkovich Thorium Anomaly)的特征之下。

行星科学研究所领导的研究人员利用中国国家航天局嫦娥一号和嫦娥二号轨道飞行器上搭载的微波仪器收集了该热点区域的数据,这些数据有可能帮助科学家更好地了解我们最近的天体邻居过去的火山过程,因为地表证据表明月球火山活动在30亿至40亿年前就已停止。

这一发现的独特之处在于,热点的来源并不是熔岩等活火山活动,而是来自数十亿年前曾经是熔岩的现已凝固的岩石中的放射性元素。由于唯一能够拥有足够多放射性元素的岩石类型是花岗岩,这表明月球表面下曾经存在一个大型花岗岩岩浆腔,为一个较小的地表火山提供能量,这与地球火山的运行方式非常相似。

行星科学研究所(PSI)高级科学家、本研究的第一作者Matthew Siegler博士说:"这意味着它很热,不一定是在地表,就像你在红外线中看到的那样,而是在地表之下。解释这种情况的唯一方法就是来自月壳深处特征下方某处的额外热量。因此,被认为是火山的康普顿-贝尔科维奇下面也隐藏着一个巨大的热源。"

该研究将Compton-Belkovich的物体称为月球花岗岩熔岩,它存在于月球表面之下,由一个更大的系统组成,估计直径约为50公里(31英里),在喷发之前已经冷却。熔融熔岩冷却后会变成花岗岩,浴岩系统的例子存在于地球上的火山链之下,包括卡斯卡特山脉或安第斯山脉,但在地球之外的整个太阳系中却很少被发现。

Siegler博士说:"这是一个很好的项目,因为中国公开了他们的数据--美国国家航空航天局也公开了数据--我们能够利用这个独特的数据集来找出关于月球的一些非常有趣的东西。"Siegler博士说:"按照规定,我们不能直接与中国研究人员合作,所有资金只能来自NASA,因此我们不得不跟着面包屑来打开这个数据集。"

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箭头显示的是月球远侧浴岩的位置(左)和康普顿-贝尔科维奇钍异常内花岗岩的热梯度(中间和右边)。(资料来源:Matthew Siegler, PSI)

Siegler博士赞扬了该研究的合著者,PSI的研究科学家方建清博士,在他以J签证抵达美国后,他有能力"浏览有关该主题的数据和现有文献",并指出这是"如果科学和政治能够共存,就能取得成功的一个很好的例子"。Siegler博士指出,与地球一样,我们的月球也有火山爆发的历史,不过阿波罗任务显示这种火山活动主要来自撞击,而不是地球上传统的来自行星内部过程的火山活动。

除了研究发现这个花岗岩热点不是活火山活动的结果之外,在月球远侧发现它也是独一无二的。这是因为月球的近侧和远侧形成了鲜明的对比,因为大部分月球火山活动的证据都被观测到位于近侧(朝向地球的一侧)的深色斑块,这些斑块被称为"月球海"(lunar maria),也被称为lunar mare,在拉丁语中是海的意思。浅色区域被称为月球高地,由月球表面高耸的山地组成。

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月球的近侧(左)和远侧(右)。近月面由97%的深色火山区组成,被称为月球海洋,而远月面则主要由月球高地组成。(图片来源:美国国家航空航天局)

在满月期间,这种组合为天空观测者提供了壮观的景色,但月球远侧的情况却恰恰相反,它主要由月球高地和稀疏的月沼组成,其中最著名的是东方月沼,它位于地球可观测视线之外,而莫斯科月沼则完全位于远侧,完全在我们的可观测视线之外。

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