中国嫦娥五号样本返回探测器揭示，月球可能仍有活火山

2020年12月17日，中国嫦娥五号返回舱在中国内蒙古着陆后，可以看到月球样本。（图片来源：uux.cn/CASC）

（神秘的地球uux.cn）据美国生活科学网站（Keith Cooper）：根据2020年12月中国嫦娥五号采样返回任务带回地球的月球泥土中的微小玻璃珠，在最近的地质时期内，月球表面爆发了火山，而月球今天可能仍然处于火山活动状态。这一发现可能会颠覆我们对月球进化的认知。

我们知道月球在遥远的过去有火山活动，因为我们可以在我们最近的邻居的脸上看到证据——著名的“月球人”的黑色标记是月球玛丽亚，这是一个巨大的火山平原，可以追溯到30亿到38亿年前。人们认为这是月球上最后一次火山活动。

但是，令人惊讶的是，嫦娥五号带回了证据，表明月球最近经历了火山爆发——就在1.23亿年前，不确定性为1500万年。

从人类的角度来看，这听起来仍然像是很久以前的事了，但从地质学角度来看，那只是昨天的事了。这意味着月球可能在其整个生命周期中都处于火山活动状态，并且今天仍可能处于火山活动之中。

最近火山活动的证据来自三个微小的玻璃珠——嫦娥五号样本中3000个玻璃珠中只有3个。位于北京的中国科学院地质与地球物理研究所的王碧文和张倩带领的一个团队在干草堆中仔细搜寻了嫦娥五号回收的0.6盎司（1.7克）月球尘埃中的这些针。只有20到400微米大小的玻璃珠可以通过小行星撞击的猛烈撞击形成，熔化并加压岩石，使其变成玻璃。事实上，这些撞击产生的珠子构成了样本中珠子的绝大多数——考虑到月球上以陨石坑形式出现的撞击次数，这并不奇怪。但还有另一种方法可以形成这些珠子。

王和张的团队在他们的研究论文中写道：“岩浆喷泉产生的火山玻璃以前在月球表面的样本中发现过。”。当然，以前在月球上发现过火山起源的玻璃珠，但它们总是源自数十亿年前的岩浆喷发。然而，嫦娥五号在其着陆点附近的一个名为“风暴之海”的地区发现了三颗非常特别的玻璃珠，并于2020年12月16日将它们送回地球。

王和张的团队写道：“三颗火山玻璃珠的铀铅定年表明，它们形成于1.23亿±1500万年前。”。

技术人员从中国嫦娥五号航天器上移除了样品罐，该航天器于2020年12月将月球泥土和岩石送回地球。（图片来源：uux.cn/CAS国家天文台）

铀铅定年法涉及测量100多万年前岩石样本中铀的放射性衰变为铅。一般来说，铅与铀的比例越大，样品必须越旧，才能有足够的时间让所有铀衰变为铅。反之亦然，铅相对于铀的丰度越低，样品越年轻。

加强这一发现的是，这并不是月球上最近地质火山活动的第一个证据。2014年，美国国家航空航天局的月球勘测轨道飞行器（LRO）在月球表面拍摄了大约70个奇怪的特征，称为不规则的月海斑块，也许更为人所知的是朗朗上口的首字母缩写“IMPs”。事实上，第一个IMP是由美国国家航空宇航局阿波罗15号宇航员于1971年在月球轨道上拍摄的，但当时它并没有被人们真正认识到。IMP是平滑、圆形、浅丘，旁边是下坡的岩石、杂乱的地形。这些特征的平均直径不到三分之一英里，存在于火山平原上，至少有些特征的年龄不到1亿年，甚至可能不到5000万年。这些年龄估计来自火山口数量——一个表面的火山口越多，它的年龄就越大，平滑的斜坡也相对没有受到影响。

尽管IMP高度暗示了最近的火山活动，但玻璃珠提供了无可争议的证据。然而，我们的月球热演化模型表明，在45亿年前形成后，其内部应该早已冷却。简单地说，月球内部的温度不应该足以产生火山活动。所以现在的问题是，是什么导致了它？

“我们测量了这些火山玻璃珠中稀土元素和钍的高丰度，这可能表明最近的火山活动与岩浆地幔源中发热元素的局部富集有关，”王和张的团队写道。

这些元素，如钾、磷、钇和镧，可以从放射性衰变中产生热量，这可能足以熔化月球地幔中的岩石，至少在局部范围内，这可能会引发适度的火山爆发。

2020年12月1日，中国嫦娥五号月球着陆器样本采集工作中样本罐的特写。（图片来源：uux.cn中国国家电视总局CCTV）

我还想到了另外两个问题。一个问题是，今天的火山活动会活跃吗？几十年来，一直有关于“瞬态月球现象”或TLP的报道，即月球景观上出现的幽灵般的彩色薄雾。它们的存在存在存在很大争议，因为它们还没有被太空探测器看到，只有地球上的业余天文学家看到过。虽然许多月球科学家认为TLP是由于地球观测点上方的恶劣大气条件，甚至只是观察者的错误识别造成的，但有人提出的一种可能的解释是火山放气。这似乎不太可能，因为当时的共识是月球是火山惰性的，但嫦娥五号的新发现，在LRO对IMP的观测的支持下，提出了月球上仍可能存在火山放气的可能性。如果月球火山活动仍然存在，未来的月球宇航员能否利用其能量在月球上建立基地？

虽然这些仍然是悬而未决的问题，但现在似乎可以肯定的是，月球并不像我们想象的那么死，事实上，它可能偶尔会从沉睡中醒来。一亿年前，白垩纪恐龙在地球上漫步，而他们不知道，熔岩的发光点可能照亮了他们头顶上方的月球。

嫦娥五号的新发现于9月5日发表在《科学》杂志上。