印度“月船 3 號”數據揭示：月球曾被岩漿海覆蓋

印度近期的“月船 3 號”任務獲取的數據支持了這樣一種觀點，即曾經有一片熔岩海洋覆蓋了月球。該任務的科學家們已在《自然》雜誌上發表了他們的新發現。

控制人員部署了此前一直存放在“維克拉姆”上的名爲“普拉吉安”的月球車，以探索着陸點。

“維克拉姆”着陸的位置比此前月球上的任何其他着陸器的着陸位置都更靠南。這讓科學家們對尚未採樣的月球地質有了新的認識。

“普拉吉安”的測量結果表明，着陸器周圍的月球土壤（或月壤）中化學元素的特定組合相對均勻。這種月壤主要由一種叫做鐵長英質斜長巖的白色岩石類型組成。

科學家們稱，月球南極月壤的化學成分處於月球赤道地區兩個地點樣本之間：一個是 1972 年美國“阿波羅 16 號”飛行任務中宇航員採集的樣本，另一個是同年蘇聯“月球 20 號”任務帶回地球的樣本。

儘管這些樣本均來自月球上相距甚遠的地理位置，但其化學成分卻大體相似，這一現象支持了在月球早期歷史中曾被單一岩漿海洋所覆蓋的觀點。

月球被認爲是在一顆火星大小的行星與地球相撞時形成的，此次撞擊所噴射出的岩石隨後聚結，從而形成了我們星球唯一的衛星。

這個岩漿海洋的冷卻與結晶過程最終造就了構成月球地殼的鐵長斜長巖。

從地質學的角度來講，月球高地被認爲在一定程度上代表了古老的月球地殼。“月船 3 號”、“阿波羅 16 號”和“月球 20 號”都降落在高地地區，便於進行比較。因此，這爲檢驗月球曾被全球液態岩石海洋覆蓋的理論（即月球岩漿海洋（LMO）模型）的預測提供了機會。

作者強調了他們的測量是如何顯示出在月球車運行的幾十米範圍內月球表面成分的均勻性的。

像此類“地面真相”測量對於解釋軌道航天器的觀測結果至關重要。例如，作者將這些結果與之前兩次印度月球任務（“月船 1 號”和“月船 2 號”）的數據進行了比較，這兩次任務都從軌道上測量了月球表面。

這些早期航天器測量結果與“普拉吉安”號月球車的測量結果之間的一致性，爲軌道數據集增添了新的可信度。軌道數據表明，該地區的月球表面在數公里範圍內化學成分均勻。

在對月球隕石進行解釋時，這些測量結果也極具價值。當太空岩石與月球相撞時，月球表面的岩石會被拋射到太空中，這些就是樣本。

這些岩石碎片可能隨後進入地球大氣層，有些甚至會撞擊地面。這些都是極好的樣本，由於它們是從月球不同部位隨機拋出的，這意味着我們獲取到了之前任務未曾涉足地區的樣本。

然而，正是由於這種隨機採樣模式，很難知道它們來自月球的何處，使我們無法將它們置於適當的背景中。因此，“普拉吉安”號月球車的測量有助於我們勾勒出月球不同區域的模樣，以及我們的隕石樣本與之相較的情況。

月球岩漿海洋模型最初是在從阿波羅 11 號任務獲取的樣本返回後構想出來的。該任務着陸於一個以深色玄武岩爲主的區域（想想冰島或夏威夷火山所產生的那種物質）。然而，當時的研究人員注意到阿波羅 11 號的土壤中還含有富含礦物鈣長石的白色岩石碎片，這種岩石被命名爲富鐵斜長巖。

這一觀察結果致使有人提出，白色岩石代表着原始古老月球地殼的微小碎片。隨着岩漿海洋冷卻，密度較大的礦物，比如橄欖石和輝石下沉形成了一個被稱爲地幔的深層，而富鐵斜長巖——因其密度小於周圍的岩漿——上浮形成了月球的首個地殼。

自從最初的月球岩漿海洋模型被提出以來，出現了各種各樣的建議來解釋有關月球樣本和更普遍的月球地質觀測的其他複雜情況——比如，月球近側地殼似乎比遠側薄得多這一事實。

同樣，也不明確爲何近側經歷瞭如此衆多的火山活動，致使其以廣闊的深色玄武岩平原爲主，而遠側似乎包含更多的富鐵斜長巖。

爲了解決這些問題，研究人員研發了詳細的模型來闡釋月球地殼是怎樣形成的，以及後來是如何被火山噴發和撞擊坑所改變的。一些模型預測月球地殼具有多層結構，頂部爲富鐵斜長巖，下面是富含鎂的岩石。

有趣的是，此次研究中所測量的成分並非人們所認爲的構成古代月球地殼的原始鐵斜長巖應有的成分。相反，它含有更多的鎂。

這一觀察結果表明，月球地殼中某些礦物質的濃度高於原始月球岩漿海洋模型所預示的濃度。作者認爲，他們的測量結果可能代表了構成古代月球地殼的鐵斜長巖與來自底層更富含鎂的岩石物質的混合成分。

這些不同的物質層可能是在月球上因撞擊坑挖掘物質而混合在一起的。特別是，“月船 3 號”着陸點可能被來自所謂的“南極 - 艾特肯”撞擊盆地的約 1.5 - 2 千米的噴出岩石所覆蓋——這是一個直徑 2500 千米的表面凹陷，據認爲是在月球歷史早期由一次巨大的撞擊事件造成的。

後來的撞擊坑事件會進一步混合和分佈這種物質，造就了“月船 3 號”任務在此次研究中測量到的那種化學特徵。