研究發(fā)現月球上正長(cháng)巖通過(guò)巖漿結晶形成 需要巨大全球巖漿海洋

來(lái)自劍橋大學(xué)和里昂高等師范學(xué)院的科學(xué)家們提出了一個(gè)新的結晶模型，在月球巖漿結和凝固的數億年里，晶體一直懸浮在液體巖漿中。 這些結果在《地球物理評論快報》雜志上發(fā)表。

50多年前，阿波羅11號宇航員從月球高地收集了樣品。月球上這些肉眼可見(jiàn)大而蒼白的區域是由相對較輕的巖石組成的，稱(chēng)為正長(cháng)巖。正長(cháng)巖形成于月球歷史的早期，在43億至45億年前。在地球上的巖漿室化石中可以發(fā)現類(lèi)似的正長(cháng)巖，是通過(guò)巖漿的結晶形成的。然而，生產(chǎn)在月球上發(fā)現的大量正長(cháng)巖，需要一個(gè)巨大的全球巖漿海洋。

科學(xué)家們認為，月球是在兩顆原行星在其胚胎時(shí)相撞時(shí)形成的。這兩顆原行星中較大的一顆成為地球，較小的一顆成為月球。這次碰撞的結果之一是月球非常熱，熱到它的整個(gè)地幔都是熔化的巖漿，或者是巖漿海洋。自阿波羅時(shí)代以來(lái)，人們一直認為月殼是由漂浮在液態(tài)巖漿海洋表面的輕質(zhì)正長(cháng)巖晶體形成的，而較重的晶體在底部凝固，這種浮動(dòng)模型解釋了月球高地可能是如何形成的。然而，自阿波羅任務(wù)以來(lái)，許多月球隕石被分析，月球表面也被廣泛研究。月球正長(cháng)巖的成分似乎比最初的阿波羅樣本更加異質(zhì)，這與浮選方案相矛盾，因為液態(tài)巖漿海洋是所有正長(cháng)巖的共同來(lái)源。

正長(cháng)巖的年齡范圍超過(guò)2億年，很難與基本上是液態(tài)巖漿的海洋相協(xié)調，后者的特點(diǎn)是凝固時(shí)間接近1億年。鑒于月球上正長(cháng)巖的年齡和成分范圍，以及我們對晶體如何在凝固的巖漿中沉淀的了解，月殼必須通過(guò)其他機制形成?，F在研究人員開(kāi)發(fā)了一個(gè)數學(xué)模型來(lái)確定這種機制。在低月球重力下，晶體的沉降是困難的，特別是在被對流的巖漿海洋強烈攪拌的情況下。如果晶體仍然以晶體漿液的形式懸浮，那么當晶體漿液中的晶體含量超過(guò)一個(gè)臨界閾值時(shí)，漿液就會(huì )變得厚重而粘稠，變形緩慢。這種晶體含量的增加在靠近地表的地方發(fā)生得最為明顯，在那里，泥漿狀的巖漿海洋被冷卻，形成了一個(gè)熱的、混合良好的泥漿狀內部和一個(gè)緩慢移動(dòng)的、富含晶體的月球蓋子。

研究人員相信，正是在這個(gè)停滯的蓋子中，月殼形成了，因為輕質(zhì)的、富含正長(cháng)巖的熔體從下面對流的結晶漿中滲透上來(lái)，早期巖漿海洋的冷卻推動(dòng)了如此強烈的對流，使晶體作為漿液保持懸浮狀態(tài)，很像泥漿機中的晶體。豐富的月球表面巖石很可能在蓋子內的巖漿室中形成，這解釋了它們的多樣性。這些結果表明，月球地殼形成的時(shí)間尺度是幾億年，這與觀(guān)察到的月球正長(cháng)巖的年齡相吻合。

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關(guān)鍵詞： 月球 原行星 胚胎 正長(cháng)巖 巖漿