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计算月球内部的温度,以帮助揭示其内部结构

计算月球内部的温度,以帮助揭示其内部结构人们对月球的内部结构知之甚少,但罗德岛大学的一名科学家向前迈出了一大步。

计算月球内部的温度,以帮助揭示其内部结构

计算月球内部的温度,以帮助揭示其内部结构

人们对月球的内部结构知之甚少,但罗德岛大学的一名科学家向前迈出了一大步。她进行的实验使她能够确定月球核心和地幔边界的温度。她发现,这里的温度在1300到1470摄氏度之间,这是之前科学家们确定的800摄氏度范围的高端。

“为了了解今天月球的内部结构,我们需要更好地确定月球的热状态,”URI地球科学助理教授安娜娅·马利克(Ananya Mallik)说。“现在我们有了两个锚点——核心-地幔边界和阿波罗号测量的表面温度——这将帮助我们创建一个通过月球的温度剖面。我们需要这个温度剖面来确定月球的内部状态、结构和成分。”

月球表面的温度大约是零下20摄氏度。根据Mallik的说法,月球和地球一样,也有一个铁芯,之前的研究利用地震数据发现,在铁芯和地幔的边界上,有5%到30%的物质处于液态或熔融状态。Mallik说:“最大的问题是,为什么在月球那么深的地方会有一些融化。”

为了回答这个问题,Mallik在2016年在德国巴伐利亚实验地球化学和地球物理研究所进行了一系列实验,使用了一个多砧装置,可以施加在月球深处发现的高压。她准备了一个小的样本材料类似于月球上发现,挤压设备的45000倍地球的大气压力,压力被认为存在在月球地幔边界,并使用一个石墨加热器提高样品的温度,直到它部分熔解。她说:“我们的目标是确定什么温度范围可以产生5%到30%的熔体,这将告诉我们核心-地幔边界的温度范围。”

既然月球边界的温度范围已经缩小,科学家们就可以开始绘制一个更精确的月球温度分布图,进而确定构成月球从外壳到内核的地幔矿物的分布图。Mallik说:“我们知道月球的组成是很重要的,这样才能更好地理解为什么它会进化成现在这样。”“从一开始,地球和月球的历史就交织在一起。事实上,它们都是45亿年前原地球和一个大约火星大小的天体发生巨大碰撞的产物。因此,为了更好地了解我们的地球,我们必须了解我们最近的邻居,因为我们都有一个共同的起点。“地球是复杂的,”她继续说。“地球和月球在组成上的任何相似之处都能让我们了解这两个行星体是如何形成的,碰撞产生的能量是什么,以及元素是如何在它们之间划分的。”

URI地球科学家指出,地球是通过板块构造的过程进化而来的,板块构造负责大陆的分布、地球表面的地形、长期气候的调节,甚至可能是生命的起源。但没有证据表明月球上存在板块构造。“地球上的一切都是板块构造造成的,”她说。“当月球没有经历这个过程时,这告诉我们关于我们自己的行星的什么?”这和我们研究火星和金星的理由是一样的。它们是我们的近邻,我们都有一个共同的起点,但为什么它们与我们的星球如此不同?”

Mallik研究的下一步将包括实验确定核心-地幔边界处熔融物质的密度,这将进一步细化温度范围。在与美国宇航局马歇尔太空飞行中心的海蒂·福夸·哈维兰德和佛罗里达大学的保罗·布雷姆纳的合作下,她将把这些结果与计算方法结合起来,得出月球内部的温度剖面和组成。

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