地质学家揭示嫦娥六号着陆点月球阿波罗盆地神秘而多样的火山活动

作者:小菜 更新时间:2024-05-09 点击数:
简介:嫦娥六号任务是世界上第一次月球背面样品返回任务。

来源:uux.cn/钱玉琪博士(神秘的地球uux.cn)据香港大学:月球

【菜科解读】

地质学家揭示嫦娥六号着陆点月球阿波罗盆地神秘而多样的火山活动


嫦娥六号任务是世界上第一次月球背面样品返回任务。

来源:uux.cn/钱玉琪博士


(神秘的地球uux.cn)据香港大学:月球的背面是一个神秘的地方,从地球上永远看不到。

月球最显著的特征是月球近侧和远侧在成分、地壳厚度和火星火山活动方面的不对称性。

由于缺乏远侧样本,科学家们尚未就月球不对称的起源达成共识,这是月球科学中最重要的遗留问题之一。


嫦娥六号任务于2024年5月3日发射,目前正驶向月球,是世界上第一次月球背面样品返回任务。

它的目标是将约2公斤的月球土壤从南极-艾特肯盆地内阿波罗盆地的南部马雷平原返回地球,这是太阳系中已知的最大撞击特征。

这些样本具有巨大的科学潜力,可用于解决月球二分法难题,甚至重塑我们对最近邻居的认识。


正如最近发表在《地球与行星科学快报》上的一篇论文所示,香港大学地球科学系的钱玉琪博士、Joseph Michalski和赵教授及其国际合作者对阿波罗盆地及其周围环境的火山活动进行了全面研究,揭示了嫦娥六号着陆点神秘而多样的火山活动,对嫦娥六号样本分析和月球二分法的起源具有重要意义。


研究发现,阿波罗盆地有广泛的火山活动,持续时间从内克塔纪(约40.5亿年前)到埃拉托夫斯尼纪(约17.9亿年前。

该地区的火山活动受到地壳厚度的显著影响。

中等厚度地壳中的海堤倾向于在火山口底部下方失速,横向扩展形成一个底坎和底部断裂的火山口。


阿波罗盆地事件减薄的地壳下的海堤直接到达地表并喷发形成广泛的熔岩流,厚地壳中的海堤在能够到达地表并形成玄武岩海堤侵入体之前就停滞了。

钱博士说:“这一基本发现表明,近侧和远侧地壳厚度的差异可能是月球不对称火山活动的主要原因。

”。

“这可以通过返回的嫦娥六号样本进行测试。


对于嫦娥六号即将着陆的阿波罗盆地南部马雷平原来说,至少有两次喷发。

较早的一次喷发发生在约33.4亿年前,Ti成分较低,覆盖了阿波罗峰环和盆地边缘之间的整个地形低区。

后来的喷发发生在30.7亿年前,高Ti成分靠近Chaffee S火山口,并向东流动,厚度逐渐减小,直到遇到原始褶皱脊。


作者认为西部高钛玄武岩具有最丰富的科学意义。

对其进行采样将返回高Ti玄武岩、下伏的低Ti玄武岩和撞击事件输送的外来非磁性物质。

Michalski教授强调,“多样化的样本来源将为解决阿波罗盆地中隐藏的一系列月球科学问题提供重要见解。


“我们的研究结果对嫦娥六号月球任务做出了巨大贡献。

它为彻底了解尽快返回的嫦娥六号样本奠定了地质框架,并将成为中国科学家即将进行的样本分析的关键参考,”香港大学地球科学系主席教授、论文合著者赵教授说。

“这对香港大学来说是一大步,该校寻求在行星科学方面的卓越表现,并更多地参与国家太空计划。


港大是香港唯一一所拥有嫦娥五号探测月球样品的大学。

在这项工作的基础上,香港大学的地质团队也将寻求获取嫦娥六号样本的机会。

这一举措旨在使香港大学能够拥有代表近侧和远侧的月球样本,从而打开研究两个月球半球的科学探索新窗口。

地球与月球:相辅相成的宇宙共生体

在浩瀚宇宙中,地球与月球这对相距38.4万千米的天体,以独特的方式演绎着相辅相成的共生关系。

从地质演化到气候调节,从生物节律到空间探索,月球的存在深刻塑造了地球的生态特征与文明进程,而地球的引力场与磁场又为月球的演化提供了稳定框架。

这种跨越45亿年的协同进化,构成了太阳系中最具启示性的天体互动范例。

一、引力交互:塑造地球生态的隐形之手月球对地球的引力作用堪称地球生态系统的"无形建筑师"。

根据NASA喷气推进实验室的精确测量,月球引力引发的潮汐力使地球海洋每天经历两次涨落,潮差幅度最高可达13米(如加拿大芬迪湾)。

这种周期性运动不仅塑造了海岸线地貌,更深刻影响着海洋生态系统的物质循环——潮间带生物通过潮汐获取食物与氧气,珊瑚礁借助潮汐水流进行营养交换。

在地质层面,月球引力引发的地球自转减速效应具有深远影响。

地球自转速度每世纪减缓约1.7毫秒,这种变化虽微小却持续累积。

地质记录显示,40亿年前地球自转周期仅6小时,而月球的存在使这一数值逐渐稳定至24小时。

这种变化直接影响了地球的板块运动模式,使得洋中脊扩张速率与俯冲带活动强度形成动态平衡,维持着地球磁场的持续生成。

月球引力场对地球大气层的扰动作用同样不可忽视。

通过激光雷达观测发现,月球引力可引发大气电离层电子密度出现周期性波动,这种"气潮"效应影响着无线电通信质量。

更值得关注的是,月球引力对地球磁场的影响机制:当月球轨道偏心率达到0.0679时(约每18.6年周期),地球磁层顶位置会发生显著偏移,这种变化可能影响极光活动强度与空间天气事件的发生频率。

二、气候调节:月球周期与地球节律的协同月球轨道参数对地球气候的影响存在多尺度特征。

在千年尺度上,米兰科维奇循环理论揭示了月球引力作用下的地球轨道偏心率、黄赤交角变化如何驱动冰期-间冰期转换。

当月球轨道偏心率达到极值时,地球接收的太阳辐射分布出现显著差异,这种变化通过冰川反馈机制引发全球气候突变。

在年际尺度上,月球相位与季风系统存在微妙关联。

印度季风区的降水强度与月球朔望周期呈现0.3的相关性,这种关联可能源于月球引力对海洋-大气相互作用的影响。

当新月与满月期间,海洋热盐环流强度出现0.5%的周期性变化,这种变化可能通过厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)系统影响全球气候。

月球周期对生物圈的影响更具启示性。

珊瑚礁年轮记录显示,生物钙化速率与月球周期存在14.76天的共振周期,这种生物钟机制使珊瑚能够精确预测潮汐变化。

更令人惊奇的是,人类睡眠周期中的褪黑素分泌节律与月球朔望周期存在0.08的相位滞后,这种跨物种的节律同步现象暗示着月球引力可能通过地磁场作用于生物体。

三、地质演化:月球起源与地球板块运动的耦合大碰撞假说为理解地月关系提供了关键框架。

根据阿波罗计划带回的月球岩石样本分析,月球玄武岩的氧同位素组成与地球地幔完全一致,这种"基因"相似性支持了火星大小天体撞击地球形成月球的假说。

撞击产生的能量相当于1亿亿吨TNT当量,形成的岩屑环在引力作用下聚集成月球,这一过程同时改变了地球的自转轴倾角与板块运动模式。

月球的存在对地球板块运动具有稳定作用。

数值模拟显示,若失去月球引力,地球自转轴倾角将在0-85之间剧烈摆动,这种混沌运动将导致极端气候事件频发。

月球引力场通过潮汐摩擦消耗地球自转动能,使自转轴倾角稳定在23.51.3范围内,这种稳定性为生命演化提供了必要条件。

月球对地球内部结构的影响存在深层机制。

地震层析成像揭示,月球引力引发的潮汐力使地幔对流速度降低3%,这种变化影响了地核热对流模式。

月球的潮汐锁定效应使地球自转产生的科里奥利力方向保持稳定,这种稳定性对板块运动边界的形成与演化具有关键作用。

四、空间探索:月球基地与地球未来的共生关系月球作为深空探测的战略支点,其资源开发对地球可持续发展具有战略意义。

月球南极-艾特肯盆地存在约66亿吨水冰资源,这些水冰经电解可生产氧气与氢气,不仅能满足月球基地生命维持需求,还可作为深空探测的推进剂。

根据NASA的"阿尔忒弥斯计划",到2030年将建立可持续运行的月球科研站,这标志着人类首次在地球外天体建立永久性设施。

月球资源开发对地球能源结构转型具有潜在影响。

月球土壤中富含的氦-3是核聚变反应的理想燃料,100吨氦-3即可满足全球一年能源需求。

中国嫦娥五号带回的月球样品分析显示,月壤中氦-3含量高达20ppb,这种清洁能源的开发将彻底改变地球能源格局。

月球基地建设将推动空间技术革命。

月球低重力环境(1/6g)为材料科学提供了独特实验平台,3D打印技术在月壤利用方面已取得突破,可实现就地取材建造栖息地。

月球轨道空间望远镜阵列的部署将使人类对宇宙暗物质、暗能量的研究取得突破性进展,这种科学发现将反哺地球物理学与天文学的发展。

五、文明启示:地月关系对人类未来的昭示地月系统为人类文明提供了独特的时空坐标系。

月球周期作为最古老的天文历法,深刻影响了人类文化的形成。

从玛雅历法到中国农历,从伊斯兰历到犹太历,不同文明均将月球周期作为时间划分的基础。

这种天文历法不仅指导农业生产,更塑造了人类社会的宗教信仰与艺术创作。

月球作为地球的"太空实验室",为人类认知宇宙提供了天然平台。

月球无大气层的环境使天体观测不受大气湍流影响,阿波罗17号任务拍摄的"蓝色弹珠"照片改变了人类对地球的认知。

月球基地的建设将推动人类开展地外生存实验,这种经验积累对未来火星殖民具有直接参考价值。

地月关系揭示了文明发展的辩证法则。

月球对地球的潮汐作用既带来自然灾害,也创造了生态机遇;月球资源的开发既可能缓解地球资源危机,也可能引发新的地缘政治冲突。

这种双重性提示人类在追求科技进步的同时,必须建立可持续发展的伦理框架。

结语地球与月球的共生关系构成了宇宙中最精妙的协同进化范例。

月球作为地球的"时空标尺",通过引力作用塑造着地球的生态节律;作为"能量纽带",通过资源开发推动着地球的文明跃迁;作为"文明镜鉴",通过空间探索启示着人类的未来方向。

这种相辅相成的关系不仅体现了自然法则的精妙,更昭示着文明发展的辩证法则:在危机中孕育机遇,在限制中创造可能。

当我们仰望星空时,看到的不仅是两个天体的永恒舞蹈,更是宇宙智慧给予人类的最深刻启示。

全世界的海底火山有多少?为什么海水浇不灭海底火山

1963年冰岛以南海面下一百多米的火山突然喷发,冲出水面的火山灰和水汽柱高达数百米。

一天一夜之后,人们赫然发现海面上多出一个小岛,此后经过数次喷发,新生的小岛竟然长到170米高,1700米长,这便是著名的塞岛。

无独有偶,2018年9月12日,日本硫磺岛附近的海底火山再次喷发,海面以上一度出现超过十米的水柱。

根据我们掌握的物理知识,不论多么强大的火势,只要有足够的水泼上去绝对熄灭。

苏尔特塞岛和硫磺岛附近的火山再大,大得过大西洋和太平洋吗?但为什么海水仍旧浇不灭海底火山?这种水火共存的现象到底是如何形成的呢? 所谓海底火山,是指分布于浅海与大洋底部的火山,与陆地火山一样,它们也有死火山与活火山之分。

据不完全统计,目前全球的海底火山超过两万多座,其中一大半坐落在太平洋里。

这些火山多位于板块的交界处,有的已经,有的仍然年轻活跃,有的则正在休眠。

海底火山喷发也分具体情况,如果海水较浅、水压较低,水蒸气和熔岩常常会喷出水面,并伴随剧烈的爆炸。

反之,如果水深过大,我们在水面以上则看不到十分明显的变化。

那么这种情况是海水把火山浇灭了吗?当然不是。

否则的话,以太平洋如此浩瀚的水量,大概不会有“火山”这个名词问世了。

那么火山的“火”与海水的“水”究竟是如何作用的呢? 首先我们要明白的是海底火山喷发出来的火并非陆地上的明火。

平日里我们见到的火是燃烧物与空气之间的剧烈氧化作用,而火山喷出的是一种高温流体物质,也就是岩浆。

地壳以下因为高温高压而储存着大量的岩浆,当板块运动频繁,地表出现空隙时岩浆便会涌出。

以水灭火的原理是把燃烧物与空气隔开,但岩浆的喷发是高压所致,本身就不需要空气,海水对其只能降温而无法熄灭。

岩浆冷却之后会变成固态覆盖在海底火山与海水之间,但新的岩浆仍旧源源不断地喷涌而出。

于是喷发、冷却、凝固、堆积,沉积物不断累积便形成,海山露出水面便是海岛。

前文提到的硫磺岛正是一座由火山喷发形成的小岛,因岛上弥漫一股浓烈的硫磺味而得名,其他比较著名的火山岛还有夏威夷、吕宋岛等等。

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