研究人員提出新的結晶模型 認為冷卻的巖漿海洋導致了月殼形成

來自劍橋大學和里昂高等師范學院的科學家們提出了一個新的結晶模型，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大而蒼白的區域是由相對較輕的巖石組成的，稱為正長巖。正長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現類似的正長巖，是通過巖漿的結晶形成的。然而，生產在月球上發現的大量正長巖，需要一個巨大的全球巖漿海洋。

科學家們認為，月球是在兩顆原行星在其胚胎時相撞時形成的。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，熱到它的整個地幔都是熔化的巖漿，或者是巖漿海洋。自阿波羅時代以來，人們一直認為月殼是由漂浮在液態巖漿海洋表面的輕質正長巖晶體形成的，而較重的晶體在底部凝固，這種浮動模型解釋了月球高地可能是如何形成的。然而，自阿波羅任務以來，許多月球隕石被分析，月球表面也被廣泛研究。月球正長巖的成分似乎比最初的阿波羅樣本更加異質，這與浮選方案相矛盾，因為液態巖漿海洋是所有正長巖的共同來源。

正長巖的年齡范圍超過2億年，很難與基本上是液態巖漿的海洋相協調，后者的特點是凝固時間接近1億年。鑒于月球上正長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，月殼必須通過其他機制形成。現在研究人員開發了一個數學模型來確定這種機制。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一個臨界閾值時，漿液就會變得厚重而粘稠，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，形成了一個熱的、混合良好的泥漿狀內部和一個緩慢移動的、富含晶體的月球蓋子。

研究人員相信，正是在這個停滯的蓋子中，月殼形成了，因為輕質的、富含正長巖的熔體從下面對流的結晶漿中滲透上來，早期巖漿海洋的冷卻推動了如此強烈的對流，使晶體作為漿液保持懸浮狀態，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，月球地殼形成的時間尺度是幾億年，這與觀察到的月球正長巖的年齡相吻合。