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南极艾托肯盆地形成之谜

来源:新浪科技 地球时报
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时间:2015-10-29
南极艾托肯盆地形成之谜

  图为南极艾托肯盆地的地形图。其中红色代表高处,蓝色代表低处。Mafic Mound(图片中央的红色区域)比周围地面高出了800米。

南极艾托肯盆地形成之谜

更令人好奇的是,这个土丘除了有着惊人的尺寸之外,还有着与周围的岩石完全不同的矿物质组成。

  北京时间10月22日消息,在月球的南极附近,有一个巨大的土丘。它看上去像是一座火山,且和月球表面的其它地形特征毫无相似之处。这个奇特的构造名为Mafic Mound,约为800米高,75公里宽,坐落在一个巨大的环形山——南极艾托肯盆地(South Pole-Aitken Basin)的中央。科学家一直被它的结构弄得困惑不已,也无法解释它的形成原因。

  但布朗大学最近开展的一项研究提出,这个土丘是一次特殊的火山活动的产物。而引起这次火山活动的,正是导致该盆地形成的南极艾托肯大撞击。

  "如果我们的猜测正确,这意味着月球上出现了一种我们此前从未见过的火山活动过程。”本次研究的主要作者、丹尼尔?莫利亚迪(Daniel Moriarty)说道。

  Mafic Mound(mafic意为"基性”,用来形容辉石和橄榄石等富含矿物质的岩石)于上世纪90年代由卡尔?皮尔特斯(Carle Pieters)首次发现。他是布朗大学的一名行星地理学家,同时也是莫利亚迪的导师。

  更令人好奇的是,这个土丘除了有着惊人的尺寸之外,还有着与周围的岩石完全不同的矿物质组成。土丘中含有大量钙含量很高的辉石,而周围的岩石钙含量则很低。

  "这个位于盆地中央的独特构造向我们抛出了两个问题:它到底是什么东西?它与盆地的形成过程又有着怎样的联系?”莫利亚迪说道。

  为了解答这两个问题,莫利亚迪与皮尔特斯一起研究了大量从多次探月行动中得来的数据。

  他们使用了由印度"月船1号”飞船上搭载的月球矿物测绘仪提供的详细数据。的月球轨道飞行器测高仪也提供了精密的地形学数据。此外,圣杯月球勘测计划提供的数据显示,月球上的这一区域出现了引力异常现象。

  这些数据综合在一起,说明Mafic Mound土丘可能是由南极艾托肯盆地大撞击引起的两次火山活动的其中一次所留下的产物。

  一些研究人员认为,那次撞击的力度极为猛烈,影响范围可能深达地表以下50公里,并使那里的岩石都融化成了岩浆。随着这些岩浆冷却结晶,相应的地层也会随之收缩。在这个过程中,熔岩层中仍处于融化状态的岩浆就会被挤出地表,就像牙膏从管子里被挤出来一样。而这些喷发出来的物质最终便形成了我们所看见的土丘。

  这样的形成过程可以为该土丘奇特的矿物质组成提供一种解释。科学家制作了一个电脑模型,演示了南极艾特肯熔岩层的结晶过程。这个模型显示,喷发出的物质中应当富含钙含量很高的辉石,而这一点正符合该土丘的矿物学特征。

  而从数据来看,还有一种可能的情况是,在南极艾特肯大撞击发生之后不久,月球的地幔发生了融化。

  撞击将数吨重的岩石从盆地中炸了出去,使得该地区的引力降低。低引力条件可能导致盆地中央向上反弹,并引起部分地幔物质融化,从地下喷发出来,形成了我们所看到的土丘。

  莫利亚迪认为,这些假设与现有数据十分相符。并且两种假设中只要有一种成立,就足以说明月球表面上出现了一种独特的火山活动过程。莫利亚迪称,如果能开展一次前往南极艾托肯盆地的样本返回任务,就能很好地验证他们的假设结果。

  而对于研究月球的科学家来说,该盆地向来是一个有趣的研究目标。

  "它是目前为止中得到确认的最大的撞击构造,并且影响了月球演化过程的许多方面。”莫利亚迪说道,"因此,在月球科学中,对该盆地的研究一直是一个重要的课题。”

  样本返回任务能够从该盆地带回一些月球地幔的碎片。而月球地幔的成分究竟有哪些,我们现在仍未完全了解。同时,从月球上带回的样本还能帮助我们确定该撞击发生的时间,并以这个时间为标准,确定月球表面上其它地形特征所产生的时间。此外,这些样本还能更好地帮助我们理解月球上这次独特的火山活动过程。

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