嫦娥六号样品研究揭示月球年轻火山活动的源区特征与热驱动机制

一直以来，科学家普遍认为月球在30亿年前便已“休眠”，火山活动基本停止。然而，我国嫦娥五号和嫦娥六号分别带回了20亿年和28亿年前形成的玄武岩样品，证实月球在所谓“晚年期”依然发生了火山喷发。这引出了一个关键科学问题——是何热动力机制支撑着月球在“晚年”仍保持活力？

中国科学院广州地球化学研究所副研究员汪程远与中国科学院院士徐义刚团队，联合香港大学博士钱煜奇等，对嫦娥六号月球样品开展了系统性研究，揭示了月球年轻火山活动的源区特征与热驱动机制。

研究团队在嫦娥六号样品中识别出两类形成时间相近（约28亿和29亿年前）但成分和来源深度迥异的玄武岩：源自月幔深处（超过120公里）的超低钛玄武岩以及来自较浅月幔（60公里至80公里）的低钛玄武岩。研究模拟月球内部的高温高压环境发现，两类岩石来自月球早期岩浆海洋冷却后形成的两种不同岩层，即普通的辉石岩层和含钛铁矿的辉石岩层。

此前，传统观点推测月球晚期火山活动可能与源区富水或富含放射性生热元素相关，但嫦娥五号、嫦娥六号样品的源区既“干燥”又缺乏放射性生热元素，否定了这一假说。科研人员基于嫦娥六号两类玄武岩的对比，提出了新的热动力机制——随着月球冷却，其岩石圈不断增厚，深部岩浆难以直接喷出，只能滞留在月幔浅部辉石岩层的底部。这些“被卡住的”岩浆可向上传导热量，从而触发浅部月幔部分熔融，导致火山喷发。

为进一步验证该模型，科研团队分析了全月球遥感数据，发现约30亿年前后月球火山活动的热动力机制发生明显转变。30亿年前热源复杂多样，可能包括放射性物质、潮汐力和陨石撞击等；而30亿年后热源趋于单一，自下而上的热传输机制占据主导，使得年轻月球火山活动的源区集中在浅部月幔。

对全月球遥感数据的分析显示，月球正面的晚期火山岩石化学特征基本均与嫦娥五号玄武岩相近，而背面大多接近嫦娥六号超低钛玄武岩。这表明，月球正面和背面的月幔组成可能存在差异，即正面月幔浅部含钛铁矿较多，而背面相对较少。这一发现为理解月球的不对称演化提供了新线索。

上述研究刷新了科研人员对月球热演化历史的认知，也为解释其他无大气小型天体的火山活动机制提供了重要参考。

8月23日，相关研究成果发表在《科学进展》（Science Advances）上。

月球晚期火山活动想象图