月球1.2億年前仍然「活著」!「嫦娥五號」帶回月球土壤樣本中發現有三顆火山玻璃珠,意味著大約1.2億年前月球有火山活動。
月球岩漿活動可以追溯到1.2億年前
《科學》雜誌發表了一項關於月壤研究的重要成果。根據嫦娥五號帶回的月壤樣本,中國科學院地質與地球物理研究所的科學家發現,月球的岩漿活動可以追溯到1.2億年前。這一研究成果再次重新定義了人們對月球岩漿活動時限的認識。
嫦娥五號帶回的1731克月壤樣本開箱現場。新華社圖片
2021年研究發現20億年前月球仍發生大規模的岩漿活動
岩漿活動對於理解月球熱演化非常重要,停止岩漿活動意味著月球失去了內部能量,也就是地質上的「死亡」。早期研究認為,月球約在30億年前停止了岩漿活動;然而,2021年,中國科學家對嫦娥五號樣本中的玄武岩進行研究後,發現20億年前月球仍發生著大規模的岩漿活動,將先前對月球「壽命」的認知延長了約10億年。
嫦娥五號(新華網圖片)
除了由大規模岩漿活動形成的岩石外,月球還有來自較小規模的火山噴泉所帶來的火山碎屑,其中包括火山玻璃珠。通過對這些火山玻璃珠的定年可以追溯月球岩漿活動的歷史。最年輕的嫦娥五號樣本成為尋找更年輕火山玻璃珠的理想對象。
3顆火山玻璃珠形成於距今約1.2億年前
此次,中國科學院地質與地球物理研究所的李秋立研究員團隊從約3克的嫦娥五號樣本中挑選出約3000顆玻璃珠,通過掃描電鏡、電子探針、離子探針等方法從中篩選出3顆火山玻璃珠,並通過鈾-鉛同位素體系測量進行精確定年,結果表明這3顆火山玻璃珠形成於距今1.2(±0.15)億年前。
月球噴發形成火山玻璃示意圖。(地質地球所圖片)
「這意味著約1.2億年前,月球上仍存在火山活動。」李秋立表示,這一年輕火山活動的驗證使得月球的火山活動時間在嫦娥五號玄武岩年齡的基礎上延長了近19億年。這對過去的月球熱演化模型提出了更大的挑戰。
存在由局部升溫引起的小規模火山爆發
更重要的是,這3顆火山玻璃珠富含鉀+稀土+磷(KREEP)等元素,表明其來源區域存在較高的放射性元素。這些放射性元素的衰變會釋放熱量,可能導致月球部分區域的熱異常,引發物質的部分熔化並噴發到地表。「因此儘管沒有觀測到大規模的晚期岩漿活動,仍存在由局部升溫引起的小規模火山爆發。」李秋立解釋。
人民網圖片
美國加州理工學院(Caltech)的天文研究團隊利用最新的X射線觀測技術,首次成功描繪出黑洞的「日冕」真實形態,徹底改變了科學界對黑洞結構的認知。
黑洞日冕通常被其他物質遮蔽難以觀測
類似於觀賞日全食時看到的環繞月球邊緣的耀眼光環(太陽日冕),黑洞周圍也存在著稱為「黑洞日冕」的高溫區域。儘管太陽日冕在地球上看來稀薄得近乎真空,但其溫度卻高達數百萬度,使其在日全食時清晰可見。
然而,由於黑洞日冕通常被其他物質遮蔽,再加上其光度經常被吸積盤的強光所掩蓋,科學家過去難以直接觀測這一神秘區域。
根據現有理論,活躍黑洞的結構主要包括三個部分:環繞黑洞的環狀氣體和塵埃、沿著黑洞旋轉平面的吸積盤,以及從極區噴發出的高速粒子噴流。這種結構有助於解釋為何不同觀測角度下的活躍星系核(AGN)呈現不同外觀。在這個模型中,吸積盤的內部應該存在一個極度稀薄但溫度高達幾十億度攝氏的超高溫區域,這就是科學家長期尋找的黑洞日冕。
採用類似觀測太陽日冕的巧妙方法
科學新聞網站《Science Alert》報導,研究團隊採用了類似觀測太陽日冕的巧妙方法。他們利用NASA的X射線偏振探測器(IXPE),觀測了多個被遮蔽的黑洞,包括銀河系中的天鵝座X-1和X-3,以及大麥哲倫星雲中的LMC X-1和X-3。這些「遮蔽黑洞」的特點在於周圍的氣體和塵埃會阻擋人們直接觀測吸積盤,就像日全食時月球遮蔽太陽一樣。
呈現與吸積盤相似的盤狀結構
儘管無法直接觀測黑洞日冕,科學家發現,由於日冕溫度極高,會釋放高能量的X射線。這些X射線在與周圍物質相互作用後發生散射,部分散射光最終進入觀測設備。通過分析這些散射X射線的偏振特性,研究團隊意外地發現黑洞日冕並非像太陽日冕那樣呈球狀,而是呈現與吸積盤相似的盤狀結構。
有助於更全面地探究宇宙演化過程
這一重大發現有助於科學家完善黑洞理論模型,進一步理解黑洞如何吞噬物質,以及遙遠星系中活躍星系核的運作機制。通過深入研究黑洞日冕,天文學家將能更全面地探究宇宙演化過程,以及黑洞在宇宙結構和能量運作中的關鍵作用。研究團隊表示,未來將繼續利用更先進的觀測設備,深入研究黑洞日冕的物理特性,期待揭開更多宇宙運作的奧秘。
NASA 圖片