日本的“月亮女神”探測器在月球表面發(fā)現(xiàn)了橄欖石的蹤跡，圖中為發(fā)現(xiàn)這種礦物的薛定諤環(huán)形山
通過“阿波羅”號宇航員帶回的數(shù)千塊月球巖石以及海量的遙感信息，研究人員對于構(gòu)成月球表面的礦石有了充分的認(rèn)識。那么月球外殼的下面到底是什么呢？日本科學(xué)家相信他們已經(jīng)找到了部分答案——由“月亮女神”探測器采集的數(shù)據(jù)表明，來自月球內(nèi)部的物質(zhì)——一種相對較重的礦物（橄欖石）——被發(fā)現(xiàn)存在于許多環(huán)形山的邊緣地帶。研究人員認(rèn)為，這將有助于了解月球構(gòu)造中類似地幔部分的構(gòu)成。
行星科學(xué)家通常認(rèn)為，45億年前，一顆巨大的外來天體與地球發(fā)生猛烈碰撞后拋向太空的殘骸最終形成了月球。早期的月球是如此炎熱，以至于其表面覆蓋著一層由巖漿構(gòu)成的海洋，隨后那些較重的元素和礦物經(jīng)沉淀形成了類似于地幔的物質(zhì)，而較輕的礦物則漂浮在表面并最終凝固為外殼。橄欖石是地球地幔中的一種主要成分，因此科學(xué)家推測，它必然也是月球“地幔”中的一個重要組成部分。但一直苦于缺乏相關(guān)的證據(jù)。
之前源自地基以及航天器的觀測已經(jīng)在月球表面發(fā)現(xiàn)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(yùn)轉(zhuǎn)的過程中進(jìn)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(diǎn)反射的可見光與近紅外光，并通過分析在其中245個位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了橄欖石的反射信號。經(jīng)過在一個月球地圖上繪制這些位點(diǎn)，研究人員發(fā)現(xiàn)橄欖石主要位于陷入月球表面的環(huán)形山的邊緣地帶——這里的外殼相對較薄。筑波市日本環(huán)境研究國立研究所的行星科學(xué)家Satoru Yamamoto和同事指出，有關(guān)這一現(xiàn)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，并將“地幔”上層或外殼下層的物質(zhì)推向環(huán)形山的邊緣。研究人員在7月5日的《自然—地球科學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上報告了這一研究成果。
研究人員認(rèn)為，月球外殼形成后，內(nèi)部曾發(fā)生劇烈活動，導(dǎo)致富含大量橄欖石且類似地幔的物質(zhì)從月球內(nèi)部深處上涌至外殼以下。研究人員說，橄欖石可以為研究月球內(nèi)部類似地幔的物質(zhì)提供依據(jù)。
月球外殼厚度不均，平均厚度約為70公里，比地殼厚度大。“月亮女神”探測器考察的月球環(huán)形山區(qū)域外殼較薄，遇到外來天體襲擊后，其內(nèi)部類似地幔的物質(zhì)比較容易暴露出來。
德國科隆大學(xué)地球化學(xué)家Carsten Münker表示：“這一發(fā)現(xiàn)令人興奮，它第一次給出了證據(jù)，表明暴露在月球表面的巖石并非發(fā)源于月球外殼的上層。”而美國布朗大學(xué)的行星科學(xué)家Carle Pieters則補(bǔ)充說，這一研究成果“對于理解（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(jìn)化是非常重要的”。
與許多發(fā)現(xiàn)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于月球“地幔”還是月球外殼的下層。Yamamoto認(rèn)為，反光的模式更加匹配于之前所預(yù)測的這些物質(zhì)來源于月球“地幔”的假設(shè)。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(wù)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(shí)現(xiàn)。Münker表示：“地球化學(xué)家對于擁有這樣一塊標(biāo)本具有強(qiáng)烈的興趣。”