月球曾被岩浆海洋覆盖：新数据支持该理论

大约 45 亿年前，一颗火星大小的原行星，被称为忒伊亚 (Theia)，经历了非常糟糕的一天。它的轨道使它与另一颗更大的原行星相撞，两颗行星碰撞产生的冲击力让忒伊亚几乎被摧毁。公平地说，另一颗原行星的遭遇也好不到哪里去：撞击力将其大部分体积炸入太空。其中一些物质像雨点一样落回地表，而其余的则与忒伊亚的残骸混合在一起，最终凝聚成一颗卫星：我们的月球。

这种情景代表了我们对月球形成方式的最佳理解。8 月 21 日发表在《自然》杂志上的一篇新论文为这一理论提供了新的证据，但也对我们为模拟碰撞而构建的模型的细节提出了质疑。这篇论文基于月船三号任务收集的数据，该任务的 Pragyan 探测器从月球高纬度地区收集了第一批风化层样本。

正如论文第一作者桑托什·瓦达瓦勒向《大众科学》杂志解释的那样，该理论的一个关键方面是“月球岩浆海假说”。灾难性撞击释放的能量“将熔化月球外部几百公里。”这意味着新形成的月球完全被岩浆覆盖：一个全球性的岩浆海，如此之热、如此之深，以至于至少需要数千万年才能冷却并凝固成岩石。

如果月球表面数百万年来都是液态，我们预计相对较轻的矿物会浮到表面，较重的矿物会沉到底部。（想象一下油和水的混合物最终会如何分离，油会浮在水面上。）Vadawale 说，从地质学角度来看，我们预计月球表面主要由一种叫做斜长岩的矿物组成：“月球岩浆海假说的一个关键预测是存在大量的斜长岩地壳。”

阿波罗任务首次验证了这一预测，其样本显示月球表面确实大部分为斜长岩。此后，其他几项任务也从赤道和中纬度地区采集了样本，但直到月船三号抵达，靠近两极的地区仍未被探索过。

“高纬度地区……由于年代久远，撞击坑形成得更严重，”瓦达瓦勒解释道。“这使得确定足够大的安全着陆区变得具有挑战性，这可能就是为什么大多数（早期）着陆都发生在相对安全的马雷地区。然而，人们早就知道靠近两极着陆的重要性，而且……在高纬度地区着陆的尝试次数一直在增加。”

瓦达瓦勒表示，月船三号是首次在这样的地区成功着陆。它的成功使得探测器能够部署，采集附近土壤的样本，让研究人员能够检查其成分，并将其与地势较低地区的土壤成分进行比较。瓦达瓦勒表示，地形的成分基本符合预期：“该地区的风化层主要……类似于赤道高地地区。这为月球岩浆海洋假说提供了进一步的支持。”

然而，令人惊讶的是，月球表面存在着大量的橄榄石，这是一种相对较重的镁基矿物。瓦达瓦勒解释说，发现这种矿物本身并不了不起：“虽然 LMO 的早期模型表明地壳由纯斜长岩组成，但该模型的进一步发展表明地壳……[含有] 一定量的含镁和含铁矿物，如橄榄石和辉石。”大型流星撞击也可能将这种重矿物从地表下喷出——而月船 3 号的着陆点靠近南极艾特肯盆地，这是一个巨大的盆地，是月球上最大、最古老、最深的撞击坑。

因此，橄榄石的存在并不是意外，而是橄榄石的数量令人惊讶，特别是橄榄石与另一种重镁基矿物辉石的比例。其他样品中辉石的含量比橄榄石多；然而，Pragyan 采集的样品中橄榄石的含量比辉石多。正如论文所指出的，“这是一个新发现，与其他月球高地土壤（来自带回的样品库和月球陨石）不一致。”

为什么？目前没人知道。但这可能非常重要，因为它有可能进一步完善月球形成过程的模型。“橄榄石含量略高于辉石，”瓦达瓦勒说，“这是一个非常重要的发现，因为它有可能限制不同的 LMO 模型。”然而，他警告不要仓促下结论：“只有基于进一步的建模才能得出更具体的细节。”