新的研究破解了月球上一種獨特岩石形成的重要過程。這項發現解釋了它的特徵成分以及它在月球表面的存在，揭開了一個長期困擾科學家的謎團。這項研究發表在1月15日的《自然-地球科學》（Nature Geoscience）期刊上，揭示了這些獨特岩漿形成過程中的關鍵步驟。

圖為1972 年NASA 執行阿波羅17 號任務期間，太空人兼地質學家Harrison H. Schmitt 站在一塊巨大的月球巨石旁。這項研究中的科學家使用了這次阿波羅任務的岩石樣本。資料來源：NASA/Gene Cernan

利用熔岩進行的高溫實驗室實驗與對月球樣本進行的精密同位素分析相結合，確定了控制其成分的關鍵反應。

圖片顯示的是阿波羅17 號任務中的月球岩石（被稱為高鈦玄武岩）樣本，與本研究分析的樣本類似。資料來源：美國國家航空暨太空總署

核心反應

這種反應發生在大約35 億年前的月球內部深處，涉及岩漿中的鐵（Fe）元素與周圍岩石中的鎂（Mg）元素的交換，改變了熔體的化學和物理特性。

共同第一作者、布里斯託大學地球科學教授 Tim Elliott說：「火山月岩的起源是一個引人入勝的故事，它涉及原始岩漿海洋冷卻時產生的不穩定的行星級晶體堆的’雪崩’。

“制約這段史詩般的歷史的核心是存在月球獨有的岩漿類型，但解釋這種岩漿如何到達月球表面並被太空任務採樣一直是個棘手的問題。能解決這個難題真是太好了”。

圖片顯示的是美國國家航空暨太空總署克萊門汀號太空船所獲得的月球表面鈦豐度圖。與陸地岩石相比，紅色部分錶示極高的濃度。圖片來源：月球與行星研究所

了解高鈦玄武岩

早在20 世紀60 年代和70 年代，美國國家航空暨太空總署的阿波羅任務就成功地從月球地殼中取回了凝固的古老熔岩樣本，自此人們就知道月球表面部分地區鈦（Ti）元素的濃度出奇地高。最近的軌道衛星測繪顯示，這些被稱為”高鈦玄武岩”的岩漿在月球上廣泛存在。

” 到目前為止，模型還無法再現符合高鈦玄武岩基本化學和物理特徵的岩漿成分。”共同第一作者、明斯特大學礦物學研究所研究員Martijn Klaver 博士補充說：”事實證明，要解釋它們的低密度尤其困難，因為這種低密度使它們能夠在大約35 億年前噴發。”

本研究實驗的電子顯微鏡影像。熔體（棕色）與周圍的晶體（綠色）反應，導致含鐵量較低的熔體。資料來源：布里斯託大學/明斯特大學

由英國布里斯託大學和德國明斯特大學領導的國際科學家小組利用高溫實驗成功地在實驗室中模擬了高鈦玄武岩的生成過程。高鈦玄武岩的測量也發現了一種獨特的同位素組成，為實驗所再現的反應提供了指紋。

這兩項結果都清楚地表明，熔固反應是理解這些獨特岩漿形成的不可或缺的因素。