月球晚期火山活动想象图。研究团队供图

中国科学院广州地球化学研究所徐义刚院士团队的汪程远副研究员，携手香港大学等机构科研人员，通过对嫦娥六号月壤中玄武岩岩屑的系统研究，揭示了月球年轻火山活动的源区特征与热驱动机制。相关成果8月23日发表于《科学进展》。

长久以来，科学界普遍认为月球在约30亿年前便已进入“休眠”状态，火山活动基本终止。然而，嫦娥五号和嫦娥六号任务分别带回了形成于20亿年前和28亿年前的玄武岩样品，证实月球在所谓“晚年期”仍有火山喷发活动。究竟是何种热动力机制，支撑月球在“晚年”仍保持火山活动的活力？

为解开这一谜题，研究团队对嫦娥六号样品进行了深入分析，识别出两类形成时间相近但成分差异显著的玄武岩。其中，超低钛玄武岩形成于29亿年前，低钛玄武岩形成于28亿年前。通过模拟月球内部高温高压环境和计算微量元素，研究人员发现，这两类岩石源自月球早期岩浆洋冷却形成的浅部月幔中的两种不同岩层——普通的辉石岩层和含钛铁矿的辉石岩层。

传统观点推测，月球晚期火山活动可能与源区富水或富含放射性生热元素有关。然而，嫦娥五号和嫦娥六号样品的研究结果否定了这一假说，这两类样品的源区既干燥，又缺乏放射性生热元素。基于对嫦娥六号两类玄武岩的对比分析，研究团队提出了全新的热动力机制：随着月球逐渐冷却，其岩石圈不断增厚，深部岩浆难以直接喷出月表，只能滞留在月幔浅部辉石岩层底部。这些“被困住”的岩浆能够向上传导热量，进而触发浅部月幔部分熔融，最终导致火山喷发。

为进一步验证这一模型，研究团队对全月球遥感数据进行了分析。结果显示，约30亿年前，月球火山活动的热动力机制发生了明显转变。在30亿年前之前，月球火山活动的热源复杂多样，可能包括放射性物质、潮汐力和陨石撞击等多种因素；而30亿年前之后，热源趋于单一，自下而上的热传输机制占据主导地位，使得年轻月球火山活动的源区主要集中在浅部月幔。

分析还揭示了月球正面和背面月幔组成的差异，发现月球正面月幔浅部含钛铁矿较多，而背面则相对较少。这一发现为理解月球的不对称演化提供了新线索。

该研究不仅刷新了人们对月球热演化历史的认知，也为解释其他无大气、小型天体的火山活动机制提供了重要参考。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.adv9085

（原载于《中国科学报》 2025-08-26 第1版 要闻）