????傳統觀點認為，月球在約30億年前就停止了火山活動，但嫦娥五號和六號分別帶回了20億年和28億年前的玄武巖，證明月球"休眠"時間比想象中晚得多。這一新發現引出了一個重要的問題，究竟是什么樣的熱動力機制維持著月球的活力？對此，中國科學院廣州地球化學研究所月球科學研究團隊的汪程遠副研究員、徐義剛院士等，聯合廣州地化所-香港大學化學地球動力學聯合實驗室的錢煜奇博士等，對嫦娥六號樣品展開了詳細的研究，為回答這一問題提供了新的視角。

圖1. 嫦娥六號著陸區地質圖及嫦娥六號玄武巖Mg#-TiO₂成分與阿波羅玄武巖的對比

?????研究團隊在嫦娥六號樣品中發現了兩種不同類型的火山巖：分別形成于著陸區東側的29億年前的超低鈦玄武巖和位于著陸區的28億年前的低鈦玄武巖（圖1）。它們雖然形成時間接近，但成分和源區深度差異顯著（圖2）。前者的源區略深（約120公里），不含鈦鐵礦；?后者源自淺部（60-80公里）月幔，含少量鈦鐵礦。通過高溫高壓實驗和微量元素模擬計算（圖3），發現它們的源區分別對應月球早期巖漿洋結晶形成的含鈦鐵礦輝石巖（IBC）和輝石巖層。令人意外的是，本應沉入月球深部的IBC竟仍存在于淺部月幔，且受到了SPA大撞擊的影響。

圖2. 嫦娥六號玄武巖起源溫度和壓力條件

圖3. 微量元素比值Ta/Nd-Zr/Nb模擬嫦娥六號玄武巖源區礦物組合

????傳統理論認為，月球火山活動可能由富水或KREEP（一種富含放射性生熱元素的物質）的源區驅動，但嫦娥五號和六號樣品均排除了這兩種可能：它們的源區貧水且虧損放射性成因同位素。基于嫦娥六號兩類玄武巖的對比研究，研究團隊提出了全新的機制（圖4）：考慮到月球冷卻過程中巖石圈逐漸加厚，巖漿很難到達月表而是底墊在具有不同流變性質的巖層中間。一般認為，巖石圈底部是具有不同流變性質的分界層，然而，熱傳導模擬表明，即使是高速的巖漿底侵到巖石圈底部，仍很難引發淺部IBC的熔融。因此，研究團隊進一步提出，巖石圈內部IBC和下方橄欖巖之間可能是一個被忽視的分界層。 熱傳導模擬顯示，底墊到這個分界層的巖漿可以向上加熱引發IBC熔融。

圖4. A. 月球早期（>30億年）火山活動的多種熱動力機制；B. 月球晚期（<30億年）火山活動的淺部熱動力機制；C. 遙感觀測揭示的月球火山成分隨時間的變化?

為進一步證明該機制可以適用于全月球火山，研究團隊利用遙感數據分析了月球火山活動的成分隨時間的變化，發現~30億年可能是?月球內部熱動力的轉折點（圖4C）：30億年前的玄武巖成分變化沒有規律，表明其熱動力機制是多源且復雜的（如KREEP、潮汐加熱、撞擊等）。30億年之后，熱驅動力變得單一，自下而上的的熱傳輸機制占據主導。由于IBC層的流變學阻擋作用，深部來源的巖漿不能噴出月表。底墊巖漿的熱傳導致使年輕月球火山活動的源區集中在淺部月幔。此外，由于月幔結構上可能的二分性（正面的IBC相對背面可能具有更多的鈦鐵礦），使得正背面的年輕火山成分上也出現差異：正面以嫦娥五號玄武巖類型為主導，而背面則以嫦娥六號超低鈦玄武巖類型的火山活動為主。

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????該研究近期于近期發表在《科學進展》雜志上，研究主要受中國科學院院長基金，中國科學院廣州地球化學研究所所長基金，以及香港研究資助局和中國科學院聯合實驗室等項目的資助。

?論文信息：Chengyuan Wang?（汪程遠）,Yuqi Qian（錢煜奇）,Jintuan Wang（王錦團）,Liang Liu（劉亮）,Le Zhang（張樂）,Zhiming Chen（陳志銘）,Jingyou Chen（陳景有）,Guanhong Zhu（朱冠虹）,Xianglin Tu（涂湘林）,Zexian Cui（崔澤賢）,Qing Yang（楊晴）,Yan-Qiang Zhang（張彥強）,Pengli He（賀鵬麗）,Yonghua Cao（曹永華）,Haiyang Xian（鮮海洋）,James W. Head III,?Yi-Gang Xu*（徐義剛）,The source and thermal driver of young (<3.0 Ga) lunar volcanism. Science Advances