月球背面發現神秘的巨型花崗岩岩體,寬約50公里,形成原因不明

2023-07-11     魅力科學君

原標題:月球背面發現神秘的巨型花崗岩岩體,寬約50公里,形成原因不明

由於月球已經被地球「潮汐鎖定」,這造成了它的自轉的周期剛好與它圍繞地球公轉的周期相等,因此地球上的我們,就始終只能看到月球相同的一面,而無法直接觀測到月球背面是什麼情況。不過這也難不倒我們現代人類,利用各式各樣的無人探測器,我們依然能夠「繞」到月球背面進行探索。

根據一項發表在《自然》雜誌上的新研究,科學家利用圍繞月球運行的探測器,在月球背面的一個被稱為「康普頓-貝爾科維奇」(Compton–Belkovich)的區域,發現了一個神秘的巨型花崗岩岩體,探測數據表明,這個岩體寬約50公里,深度大約有6公里,其形成原因不明。

為什麼要說「形成原因不明」呢?要回答這個問題,我們有必要先來簡單了解一下花崗岩的形成過程。

花崗岩是地球上一種常見的岩漿岩,主要由矽、鋁為主要元素的石英、鉀長石和斜長石構成,還含有少量的以鐵鎂為主要元素的雲母與角閃石。顧名思義,所謂的岩漿岩其實就是岩漿冷卻凝固後形成的岩石,不過形成花崗岩的岩漿有點特殊,它其實是由另一種被稱為玄武岩的岩石在部分熔融後形成的。

與花崗岩相比,玄武岩的密度更大,儘管它們也含有與花崗岩相同的成分,但它們卻還含有更多的鐵鎂質含量高的礦物,如輝石、橄欖石等,由於不同的礦物有不同的熔點,因此隨著溫度的上升,玄武岩中首先熔化的就是矽鋁含量較高且熔點較低的礦物,然後才是鐵鎂質含量高且熔點較高的礦物。

也就是說,在合適的溫度下,玄武岩就會只會部分熔融,而在這種情況下生成的岩漿,其矽鋁含量就會升高,相應的其鐵鎂含量就會降低,當它們冷卻之後,就可能會形成花崗岩。

玄武岩其實也是一種岩漿岩,實際上,太陽系中已知的岩石星球都擁有玄武質的地殼,這也不難理解,畢竟太陽系中的主要天體都形成於一片巨大的原始星雲,在這些岩石星的形成之初,經歷了太多的物質碰撞和吸積,而這個過程產生的熱量,足以讓整個星球處於熔融狀態,當星球表面富含鐵鎂的岩漿之海冷卻之後,就形成了玄武質地殼。

也就是說,包括月球在內的太陽系中已知的所有岩石星球,應該都有形成的花崗岩的物質基礎,但過去的探測數據表明,花崗岩只在地球上廣泛存在,而在其他的岩石星球上,卻幾乎找不到花崗岩蹤跡,月球也不例外。

這是為什麼呢?科學家認為,這是因為地球擁有兩個其他岩石星球上不具備的獨特「優勢」,它們分別是:1、板塊構造運動;2、星球表面存在大量的水。

簡單來講,地球的岩石圈並不是一個整體,而是分為了若干板塊,在地球內部物質活動的驅動下,這些板塊會不停地運動,這就被稱為板塊構造運動。在此這過程中,板塊之間就會不可避免地發生碰撞,時不時地還會出現一個板塊向另一個板塊的下方俯衝。

由於地球內部的溫度會隨著深度的增加而上升,因此當一個玄武質的板塊發生俯衝時,它所處的環境溫度就會不斷上升,於是其中的矽鋁含量較高且熔點較低的礦物就會首先熔化,進而形成富含矽鋁的岩漿,而這些岩漿正是花崗岩的「前身」。

需要注意的是,在這個過程中,地球表面的水起到了不可或缺的作用,這是因為水加入到岩石中以後,可以顯著降低岩石的熔點,進而使其發生熔化,除此之外,水還可以大幅增加岩漿的流動性,使其更容易上升到淺部地殼,進而形成花崗岩岩體,因此可以說,在板塊俯衝的過程中,如果沒有水,花崗岩就不可能形成。

值得一提的是,地球表面有大片的陸地,也有大片的海洋,我們可以將地球表面陸地區域的地殼稱為「陸殼」,將海洋區域的地殼稱為「洋殼」。

科學家在過去的研究中早已發現,地球的「陸殼」普遍都很古老,其「年齡」至少都有10億年,最古老的可以追溯至40億年前,而「洋殼」則普遍很「年輕」,其「年齡」都沒有超過2億年,更重要的是,花崗岩是構成「陸殼」的主要岩石類型之一,而「洋殼」則不同,它主要是由斜長石和鐵鎂質含量高的輝石和橄欖石等暗色礦物構成,在岩石類型上主要為玄武岩。

科學家認為,之所以會出現這種情況,其實就是因為地球的「洋殼」在過去的日子裡,因為板塊構造運動而不斷地俯衝到「陸殼」之下,進而使「陸殼」的花崗岩不斷增多,同時也讓「陸殼」能夠長久地保留下來。

綜上所述可知,一顆星球上想要大量地形成花崗岩,就應該同時具備「板塊構造運動」和「星球表面存在大量的水」這兩個條件。顯而易見的是,這兩個條件月球都不具備,然而此次研究卻在月球背面發現了這個神秘的巨型花崗岩岩體,其寬度可以高達50公里,這就令科學家們感到非常困惑了。

所以我們目前就只能說這個巨型花崗岩岩體的形成原因不明,不過一個合理的推測就是,月球有可能存在著某種其他的花崗岩形成機制,期待在進一步的研究中,科學家能夠揭開這個謎團。

(參考資料:Remote detection of a lunar granitic batholith at Compton–Belkovich. Nature (2023).

doi.org/10.1038/s41586-023-06183-5)

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-hk/1cc06fcf22b21463c6ec6ed5fd9ff493.html