『月亮女神』在環形山邊緣發現橄欖石

日本的『月亮女神』探測器在月球表面發現了橄欖石的蹤跡，圖中為發現這種礦物的薛定諤環形山。(圖片提供：JAXA/NHK)

通過『阿波羅』號宇航員帶回的數千塊月球岩石以及海量的遙感信息，研究人員對於構成月球表面的礦石有了充分的認識。那麼月球外殼的下面到底是什麼呢？日本科學家相信他們已經找到了部分答案——由『月亮女神』探測器采集的數據表明，來自月球內部的物質——一種相對較重的礦物 (橄欖石)——被發現存在於許多環形山的邊緣地帶。研究人員認為，這將有助於了解月球構造中類似地幔部分的構成。

行星科學家通常認為，45億年前，一顆巨大的外來天體與地球發生猛烈碰撞後拋向太空的殘骸最終形成了月球。早期的月球是如此炎熱，以至於其表面覆蓋著一層由岩漿構成的海洋，隨後那些較重的元素和礦物經沈淀形成了類似於地幔的物質，而較輕的礦物則漂浮在表面並最終凝固為外殼。橄欖石是地球地幔中的一種主要成分，因此科學家推測，它必然也是月球『地幔』中的一個重要組成部分。但一直苦於缺乏相關的證據。

之前源自地基以及航天器的觀測已經在月球表面發現了少量含有橄欖石的地帶。2007年11月到2009年7月，『月亮女神』探測器在圍繞月球運轉的過程中進行了近距離觀測。探測器上裝載的光譜剖面儀記錄了從月球表面上7000萬個位點反射的可見光與近紅外光，並通過分析在其中245個位點發現了橄欖石的反射信號。經過在一個月球地圖上繪制這些位點，研究人員發現橄欖石主要位於陷入月球表面的環形山的邊緣地帶——這裡的外殼相對較薄。築波市日本環境研究國立研究所的行星科學家Satoru Yamamoto和同事指出，有關這一現象最可能的解釋是，碰撞的小行星和彗星打穿了月球的外殼，並將『地幔』上層或外殼下層的物質推向環形山的邊緣。研究人員在7月5日的《自然—地球科學》雜志網絡版上報告了這一研究成果。研究人員認為，月球外殼形成後，內部曾發生劇烈活動，導致富含大量橄欖石且類似地幔的物質從月球內部深處上湧至外殼以下。研究人員說，橄欖石可以為研究月球內部類似地幔的物質提供依據。

月球外殼厚度不均，平均厚度約為70公裡，比地殼厚度大。『月亮女神』探測器考察的月球環形山區域外殼較薄，遇到外來天體襲擊後，其內部類似地幔的物質比較容易暴露出來。

德國科隆大學地球化學家Carsten Mnker表示：『這一發現令人興奮，它第一次給出了證據，表明暴露在月球表面的岩石並非發源於月球外殼的上層。』而美國布朗大學的行星科學家Carle Pieters則補充說，這一研究成果『對於理解(像月球這樣的天體的)早期外殼與「地幔」如何在最初幾百萬年間形成與進化是非常重要的』。

與許多發現一樣，這項研究也提出了新的問題，特別是這些橄欖石到底來自於月球『地幔』還是月球外殼的下層。 Yamamoto認為，反光的模式更加匹配於之前所預測的這些物質來源於月球『地幔』的假設。但是他說：『我們無法排除月球外殼起源的可能性。』未來的月球探測任務將嘗試解決這一問題，這或許要通過采集一些月球橄欖石得以實現。Mnker表示：『地球化學家對於擁有這樣一塊標本具有強烈的興趣。』