印度月球「探礦」：鐵、鎂含量不同揭示月球確實曾有岩漿海洋

印度「月船3號」在月球高緯度地區進行「探礦」，其發回的數據分析表明：這裏存在古代岩漿洋的遺蹟，相關成果於香港時間8月21日23時在權威科學期刊《自然》（Nature）上發表。

這是人類首次對月球南極高地化學成分進行的原位測量，提供了第一個在幾十米範圍內密集采樣的測量結果，可在全面瞭解月球的起源和演化方面發揮關鍵作用。

月球岩漿洋（LMO， the Lunar Magma Ocean）假說是學界普遍接受的月球起源假說之一。該假說認為，月球早期曾發生了全球性熔融，形成了深達幾百公里的岩漿洋。隨著岩漿洋冷卻，密度較低的含鐵斜長岩浮到了月球表面，較重的礦物則下沉形成月幔。這個假說可被推廣至地球、火星以及其他天體，成為解釋太陽系類地行星演化的一個重要假說。

然而，這一假說尚未得到充分驗證，也曾遭到從月球帶回的樣本分析的質疑。過去對月球地質的研究依賴於月球中緯度地區任務採集的樣本。阿波羅16號、月球20號和嫦娥4號任務收集的樣品精確地測量了月球赤道到中緯度地區表層的化學成分，但采樣相對稀疏。對月球高緯度地區的測量始終缺失。

印度月船3號的Pragyan月球車首次在月球南部高緯度地區進行α粒子X射線光譜儀（APXS）實驗，利用光譜儀檢測月球月壤的元素組成，沿著月球表面103米長的路徑上的不同位置進行了23次測量。Chandrayaan-3 APXS觀測提供了第一個在幾十米範圍內密集采樣的測量結果，只有少數幾個月球高地風化層的地點才有類似精度的成分測量。

論文作者Santosh Vadawale和同事對Pragyan月球車測量結果的分析顯示，月球南極洲高地風化層具有實質性空間均勻性。APXS測量表明，登陸器周圍的月壤由相對統一的元素組成，主要為含鐵斜長岩，這是月球岩漿海（LMO）結晶的產物，表明維克拿姆登陸點的成分與月球岩漿洋假說一致。

作者指出，月球南極的成分測量結果介於阿波羅16號和月球20號任務從月球赤道區域採集的樣本之間。這些地理距離遙遠的樣本中月球土壤化學成分的相似性，證實了月球岩漿洋假說的一個關鍵預測：月球的化學演化始於岩漿洋凝固的分化。

此外，在月球岩漿海假說前提下月球地殼形成的不同可能情景中，APXS測量結果支持分層地殼形成模型，認為月球的上地殼由約80%-90%的鐵斜長岩組成，下地殼則富含含鎂礦物，如橄欖石和輝石。

此研究首次對高緯度月球高地的化學成分進行原位測量，對於評估月球隕石的來源、隕石坑配對意義重大。更重要的是，APXS測量觀測到的實質性空間均勻性使該區域成為遙感觀測的獨特校準點，對規劃未來月球高地的飛行任務具有重要意義。 

「月船3號」探測器為印度空間研究組織（ISRO）設計，於2023年7月發射升空。其攜帶的維克拿姆（Vikram）著陸器高約2米，重約1700公斤，包含26公斤重的Pragyan月球車，於同年8月在月球南極成功實現軟著陸。維克拿姆著陸器在展開探測的兩週內取得一系列重要發現，如發現在月球極點附近旋轉的稀薄的離子和電子混合物、疑似觀測到月震，證實南極附近的月球表面存在硫等，多個研究發現曾登上Nature期刊。