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來自劍橋大學(xué)和里昂高等師范學(xué)院的科學(xué)家們提出了一個新的結(jié)晶模型，在月球巖漿結(jié)和凝固的數(shù)億年里，晶體一直懸浮在液體巖漿中。這些結(jié)果在《地球物理評論快報》雜志上發(fā)表。

50多年前，阿波羅11號宇航員從月球高地收集了樣品。月球上這些肉眼可見大而蒼白的區(qū)域是由相對較輕的巖石組成的，稱為正長巖。正長巖形成于月球歷史的早期，在43億至45億年前。在地球上的巖漿室化石中可以發(fā)現(xiàn)類似的正長巖，是通過巖漿的結(jié)晶形成的。然而，生產(chǎn)在月球上發(fā)現(xiàn)的大量正長巖，需要一個巨大的全球巖漿海洋。

科學(xué)家們認為，月球是在兩顆原行星在其胚胎時相撞時形成的。這兩顆原行星中較大的一顆成為地球，較小的一顆成為月球。這次碰撞的結(jié)果之一是月球非常熱，熱到它的整個地幔都是熔化的巖漿，或者是巖漿海洋。自阿波羅時代以來，人們一直認為月殼是由漂浮在液態(tài)巖漿海洋表面的輕質(zhì)正長巖晶體形成的，而較重的晶體在底部凝固，這種浮動模型解釋了月球高地可能是如何形成的。然而，自阿波羅任務(wù)以來，許多月球隕石被分析，月球表面也被廣泛研究。月球正長巖的成分似乎比最初的阿波羅樣本更加異質(zhì)，這與浮選方案相矛盾，因為液態(tài)巖漿海洋是所有正長巖的共同來源。

正長巖的年齡范圍超過2億年，很難與基本上是液態(tài)巖漿的海洋相協(xié)調(diào)，后者的特點是凝固時間接近1億年。鑒于月球上正長巖的年齡和成分范圍，以及我們對晶體如何在凝固的巖漿中沉淀的了解，月殼必須通過其他機制形成。現(xiàn)在研究人員開發(fā)了一個數(shù)學(xué)模型來確定這種機制。在低月球重力下，晶體的沉降是困難的，特別是在被對流的巖漿海洋強烈攪拌的情況下。如果晶體仍然以晶體漿液的形式懸浮，那么當(dāng)晶體漿液中的晶體含量超過一個臨界閾值時，漿液就會變得厚重而粘稠，變形緩慢。這種晶體含量的增加在靠近地表的地方發(fā)生得最為明顯，在那里，泥漿狀的巖漿海洋被冷卻，形成了一個熱的、混合良好的泥漿狀內(nèi)部和一個緩慢移動的、富含晶體的月球蓋子。

研究人員相信，正是在這個停滯的蓋子中，月殼形成了，因為輕質(zhì)的、富含正長巖的熔體從下面對流的結(jié)晶漿中滲透上來，早期巖漿海洋的冷卻推動了如此強烈的對流，使晶體作為漿液保持懸浮狀態(tài)，很像泥漿機中的晶體。豐富的月球表面巖石很可能在蓋子內(nèi)的巖漿室中形成，這解釋了它們的多樣性。這些結(jié)果表明，月球地殼形成的時間尺度是幾億年，這與觀察到的月球正長巖的年齡相吻合。