潛在探月地點礦物學研究

2020-12-05 博科園

【博科園-科學科普(關注「博科園」看更多)】對月球遠端一個巨大隕石坑的詳細研究可以為未來的月球探險者提供路線圖。這項研究由布朗大學的行星科學家們進行,他們繪製了南坡-艾特肯盆地(SPA)盆地的礦物學圖,這是一個直徑約為2500公裡(1550英裡)的月球表面的裂縫。SPA被認為是月球上最古老和最大的撞擊盆地,科學家們一直認為它是未來月球登陸者的目標。美國宇航局戈達德太空飛行中心(Goddard Space Flight Center)的博士後研究員丹·莫裡亞蒂(Dan Moriarty)說:這是一個非常詳細的研究,用現代的、前沿的數據來觀察這個巨大衝擊盆地的構成結構。

一項新的研究顯示,月球最大的撞擊盆地內部和周圍有四個不同的組成區域。這些發現將有助於指導今後對盆地的探索。圖片版權:NASA/Goddard Space Flight Center

鑑於它是未來探索的一個重要目標,或許還會把樣本帶回地球,我們希望這將成為更詳細的研究和著陸地點選擇的框架。這項研究將發表在《地球物理研究雜誌:行星》上。人們認為產生SPA的影響一直貫穿於月球地殼和地幔之中,這也是科學家們對它如此感興趣的部分原因。參觀SPA和採集一份暴露的地幔物質的樣本可以提供有關月球起源和演化的關鍵線索。一個樣本也可以幫助科學家確定一個確切的日期。SPA被認為是月球最古老的盆地,所以確定的日期將是月球歷史上的一個裡程碑,也是影響早期地球的事件。

但是為了得到正確的樣本,知道最好的位置是很重要的。這就是莫裡亞蒂和他的合著者,布朗大學地球環境與行星科學系的教授Carle Pieters對這項研究的看法。他們使用了月球礦物製圖儀(Moon Mineralogy Mapper)的詳細數據,該光譜儀是在印度的Chandrayaan-1號宇宙飛船上飛行的,而Pieters是主要的研究人員。從月球軌道上獲得現代成像光譜儀的全球視野是下一個最好的辦法,那就是讓地質學家用巖石錘在地面上做實地工作,理想情況下,在未來將共同努力

研究發現了四個不同的礦物學區域,它們形成了盆地內和周圍的牛眼模式。在「子彈頭」的中心是一個似乎是火山物質沉積物的區域,這表明盆地的中心可能在溫泉撞擊後不久就被火山流所覆蓋。這個中心區域周圍環繞著一圈由富含鎂的輝石所主導的物質,這種礦物被認為在月球地幔中是豐富的。在這之外有一個環狀物,它與月球高地的標準地殼巖石混合在一起。外環是盆地的外部,與撞擊相關的物質的特徵消失了。研究人員說,這些發現對水療探索有一些有趣的影響。例如研究表明,在盆地中部發現原始地幔物質可能會有一點棘手,因為大型火山沉積。

這有點違反直覺,通常情況下,最深處的挖掘會在火山口中間。但發現溫泉中心已經被看似火山的流動所覆蓋。所以如果在尋找地幔,在圍繞著中心的環上降落可能是明智的,那裡的地幔物質是高度集中的。理想的著陸地點可能是一個既有地幔又有火山物質的地方,因為這些火山巖本身就很有趣。它們的組成與月球上發現的其他火山巖有一點不同,這表明它們有獨特的起源。如果這些巖石確實是火山,那就意味著在斯帕有一種非常有趣的火山活動。它可能與在盆地形成過程中形成的極端地球物理環境有關,這將會是一個更深入的研究。考慮到這一點,一個好的地點可能靠近火山中心的邊界和輝石圈。另一種策略可能是尋找火山物質被後續撞擊所穿透的地方。莫裡亞蒂和皮耶特在火山地帶發現了幾個這樣的隕石坑,那裡的輝石材料已經被重新發掘。

在地幔和火山活動之後,科學的回歸將更加豐富。莫裡亞蒂希望這些發現能給任務策劃者一些思考的機會。中國目前正在計劃進行一次水療。該地區多次出現在美國國家航空和宇宙航行局的行星科學家的「十年研究」中,這是用來告知該機構的任務優先級的。影響是推動太陽系形成和演化的主導過程,而SPA是月球上最大的確認影響結構,如果不是整個太陽系的話。這使它成為了解影響過程的重要的最終成員。我們認為這項工作可以為探索SPA提供一個更詳細的路線圖。這項研究得到了NASA的雷射(NNX12AI96G)和SSERVI (NNA14AB01A)的支持。

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