月球地壳是由冰冻的泥浆岩浆形成的

科学家对月球的详细研究可以追溯到阿波罗任务，当时宇航员将月球表面的岩石样本带回地球进行分析。阿波罗11号从月球高地地区收集样本，从地球上很容易看到月球表面的苍白区域。高地由一种称为斜长岩的相对较轻的岩石构成，它形成于月球历史的早期，距今 4.3 至 45 亿年前。

月球上的斜长岩形成存在一些谜团。斜长岩高地的年龄与月球岩浆海洋冷却所需的时间不符。但一项新研究背后的科学家认为他们已经解开了这个谜团。

地质学家对月球斜长岩很感兴趣，因为它们的形成存在不确定性。它们的形成涉及分级结晶，钙长石矿物晶体在形成时从岩浆中去除，较轻的晶体上升到地表。但他们形成的一些细节仍不清楚。

两个原行星之间的碰撞创造了月球。其中一颗原行星变成了地球，较小的一颗变成了月球。坠毁后，月球温度升高，整个地幔都熔化了。地质学家称之为岩浆海洋。

当科学家们研究来自月球高地的阿波罗 11 号样本时，证据似乎证实了月球高地的斜长岩是由分级结晶形成的。轻钙长石晶体上升到构成高地的岩浆海洋的顶部，而较重的晶体则下沉。高地 90% 以上是钙长石。

该图显示了月球上斜长岩地壳形成的较旧模型。但新的研究表明了不同的形成机制。新模型可以解决旧模型无法解决的年龄差异。

但这种解释存在问题，两位科学家认为他们有更好的答案。他们在一篇题为“从长寿的泥浆岩浆海洋中形成月球初级地壳”的论文中介绍了他们的工作。AGU 的地球物理快报发表了研究人员 Chloé Michaut 和 Jerome A. Neufeld 的论文。

“自阿波罗时代以来，人们一直认为月壳是由漂浮在液态岩浆海洋表面的轻钙长石晶体形成的，而较重的晶体则在海底固化，”来自巴黎高等师范学院的合著者 Chloé Michaut 说。德里昂。“这个‘漂浮’模型解释了月球高地是如何形成的。”

但这个结论是基于阿波罗 11 号的样本，现在的研究人员有更多的工具和证据可供他们使用。对月球陨石的分析和对月球表面的更深入分析与先前的结论相矛盾。月球斜长岩似乎更加异质，而不是高度分馏。钙长石遍布整个岩石，但地表尤其富含钙长石。这些发现表明，我们对月球岩浆海洋的了解并不完整。

那么在古代岩浆海洋中发生了什么，在月球高地形成了这些异质斜长岩？

发生什么事的线索之一是斜长岩的年龄范围与岩浆海洋冷却所需的时间之间的差异。斜长岩的年龄超过 2 亿年，但海洋在大约 1 亿年的时间里凝固。

月球高地是浅色的，较暗的区域被称为玛丽亚，拉丁语为“海洋”。玛丽亚是玄武岩熔岩流形成的火山特征。当月球岩浆海洋冷却和凝固时，高地更古老并形成。

“鉴于月球上斜长岩的年龄和组成范围，以及我们对晶体如何在凝固的岩浆中沉淀的了解，月地壳一定是通过其他一些机制形成的，”共同作者、剑桥大学的杰罗姆·纽菲尔德教授说。应用数学和理论物理。

Michaut 和 Neufeld 开发了一个数学模型来识别这种机制。他们的模型表明，较重的晶体很难在月球重力较低的情况下沉降到底部。岩浆海洋中的对流也阻碍了沉降。这对研究人员发现，海洋可能形成了一种浆液，其中晶体保持悬浮状态，而不是沉降或上升。他们还发现有一个临界阈值。当浆料中的晶体含量高于该阈值时，浆料变得更加粘稠，并且变形减慢。

在他们的论文中，作者说：“在达到这个临界晶体分数时，混合物粘度急剧增加，这可能导致延长的糊状岩浆海洋阶段。”

在这种情况下，浆液的表面比内部冷却得更快。结果是我们在月球高地看到的富含钙长石的地壳和更充分混合、泥泞的内部。

研究中的这个数字说明了月球上高地形成的新模式。停滞的盖子是在高地发现的富含钙长石的地壳，绿色区域是仍在对流的水晶泥。共晶是指同时凝固的材料的均匀成分。共晶地壳 90% 是钙长石。

“我们相信，正是在这个停滞的‘盖子’中形成了月壳，因为轻质、富含钙长石的熔体从下面的对流结晶浆液中渗出，”纽菲尔德说。“我们认为，早期岩浆海洋的冷却推动了如此强烈的对流，使晶体保持悬浮状态，就像泥浆机器中的晶体一样。”

新闻稿继续说：“丰富的月球表面岩石可能形成于盖子内的岩浆室中，这解释了它们的多样性。”

这项研究解释了斜长岩的年龄与岩浆海洋凝固所需的时间长度之间的差异。岩浆海洋不是需要 1 亿年才能冷却，而是一种泥泞的混合物，需要 2 亿多年才能冷却，与月球高地斜长岩的年龄相匹配。