印度“月船3號”任務支持月球巖漿洋假說

印度“月船3號”任務首次測量了月球南極附近土壤的成分。其發現的礦物進一步證明了，月球表面在月球形成后不久就完全熔化了，形成了一片巖漿洋。相關研究近日發表于《自然》。

“月船3號”于2023年7月14日發射升空，并于8月23日，攜帶著“維克拉姆”著陸器成功在月球南極著陸。“維克拉姆”著陸器高約2米、重約1700公斤，包括了一輛26公斤重的探月車——Pragyan。

該月球車在月球表面10天內收集了從溫度到地震測量的相關數據。它還研究了月球風化層（覆蓋大部分月球表面的精細物質）的化學成分。月球車通過部署阿爾法粒子X射線光譜儀（APXS）在月球表面不同位置進行了23次檢測。印度艾哈邁達巴德物理研究實驗室X射線天文學家Santosh Vadawale和同事分析了APXS收集的23個樣本數據，并利用這些信息確定了月球風化層包含的元素及其相對豐度，從而揭示了月壤的礦物成分。

研究人員發現，所有23個樣本的主要成分都為月球上常見的含鐵斜長巖。

印度此前的月球著陸器獲得了類似的結果。“月船3號”獲得的是月球副極地區的第一個樣本，而之前的著陸器獲得的是月球赤道和中緯度地區的樣本。總之，這些分析表明，月球風化層成分分布均勻。Vadawale說，這直接證實了月球表面在形成后是一個熔融的巖漿海洋。

據悉，兩個獨立小組通過分析美國“阿波羅”11號收集的巖石樣，于1970年提出了月球存在巖漿洋的假說。該假說認為，月球早期曾發生全球性熔融，形成了深達幾百公里的巖漿洋。隨著巖漿洋冷卻，密度較低的含鐵斜長巖浮到月球表面，較重的礦物則下沉形成月幔。而此次，“月船3號”的上述發現支持了該假說。

此外，Vadawale和同事發現，與鈣相比，樣本中鎂的含量更高。這表明月球較深部位的鎂鐵質物質已混合到風化層中。研究人將這歸因于月球南極-艾特肯盆地的形成。該盆地的邊緣距離“月船3號”著陸點350公里。

“形成如此大的撞擊盆地時，會將挖更深層的物質挖出來。”Vadawale說，因為撞擊物會深入月表以下，導致更深層的富含鎂的物質大范圍散布，略微改變了如今采集樣本的風化層。

但南極-艾特肯盆地似乎主要由輝石組成，與此次樣本數據不太吻合。研究人員表示，要解決這個問題，可能得將樣本帶回地球分析。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07870-7