地幔样本有三种到达月球表面的方式。
- 在地幔上钻深洞,采集样本并送到地表。
- 从一个巨大的深撞击坑中喷出,特别是在地壳很薄的地方。
- 在火山爆发期间,向上移动的岩浆从火山“喷口”的壁上撕裂大块的地幔,并将嵌入在熔岩中的地幔碎片喷射出来捕。
我们知道阿波罗号的宇航员只钻了大约20厘米的风化层,所以没有钻到月球地幔的样本。这意味着,我们获得地幔样本的唯一方法,是在用另外两种方法从地表喷射出样本后,偶然地从地表采集样本。
中国月球车玉兔号,在月球背面,在南极艾特肯盆地
...它是由40多亿年前的一次天体碰撞形成的。该盆地直径2500公里,深度约13公里,是月球上最古老、最大的撞击坑。非常大的撞击坑可能会穿透地壳,使探测器能够对月球地幔进行取样。
...着陆区月球土壤中含有大量橄榄石、低钙辉石和少量高钙辉石,极有可能来自月幔。
注意这句话末尾的“很有可能”这个词。
如果没有人见过它,我们怎么知道月球地幔是什么样子的?
行星内部的性质和组成是通过间接证据推断出来的。阿波罗宇航员留在月球表面的地震仪测量了月球内部地震波的速度,这是对月球内部深处密度的间接测量。地幔的密度足够高,以至于普通的地表岩石不能构成它的很大一部分;岩石中一定含有大量的矿物橄榄石和辉石。此外,地幔岩石部分融化,形成了覆盖地面的海玄武岩。这些熔岩的化学成分表明它们是由富含镁和铁的岩石熔化而成的。最后,地幔的捕虏体有时被发现夹杂在熔岩中——这些碎片由橄榄石-辉石岩橄榄岩组成(在橄榄石(宝石形式是橄榄石)之后,橄榄石构成了大部分)。因此,地幔岩石富含橄榄石的想法是一个有充分根据的概念,我们有丰富的独立证据。
有关阿波罗样本,
尽管对阿波罗号的样本进行了详尽的搜索,但没有发现地幔的样本,无论是作为盆地喷出物的碎片还是作为海玄武岩中的捕虏体。
...日本“月亮女神”卫星的数据显示,一些月球环形山的表面沉积物中存在橄榄石。
...他们绘制了这些橄榄石矿床的分布图,发现其中许多都位于大型撞击盆地的边缘。根据重力测绘得出的模型,月球的地壳被认为是薄的,地幔接近表面。因此,这些巨大的撞击盆地可能挖出了地幔的大块,把它们扔到月球表面。
...为什么矿物橄榄石很重要?橄榄石是一种富含镁和铁的硅酸盐矿物;它构成了岩石行星的基本组成部分之一。在岩浆(液态岩石)中,橄榄石首先结晶,其组成是岩浆组成的关键标志。
...由于密度大,结晶的橄榄石会沉入液态岩浆中,慢慢积聚在月球深处。随着整个月球的凝固,这些“堆积”的橄榄石和其他富含铁的矿物层将构成地幔。
...橄榄石是一种非常常见的矿物,在月球地壳中含量丰富。一个奇怪的事实是,月球高地岩石中的橄榄石颗粒往往含有大量的钙,这是一种次要元素,但却是结晶环境的关键诊断指标。在地球岩石中,深层形成的橄榄石含有非常低浓度的钙。
阿波罗17号登月地点的暗岩(一种几乎完全由橄榄石组成的岩石)中的橄榄石晶体——一个被认为是月球地幔的一部分的样本——很可能来自仅几公里深处的晶体堆积,远低于地幔的几十公里深度。
...因为月亮宫的光谱绘图仪只探测到橄榄石的存在,我们无法区分纯橄榄石和与斜长石结晶的橄榄石,月球科学家称之为橄榄石。橄榄石在阿波罗高地样本中很常见,但在地球上是一种相对罕见的岩石。它由(或多或少)等量的橄榄石和斜长石组成,斜长石是一种富含钙和钠的硅酸盐矿物。在阿波罗号收集的岩石中,有一些岩石的起源最深,但迄今为止所有研究的岩石似乎都来自地壳,而不是地幔。没有客观证据表明,卡古崖看到的橄榄石不是来自地壳(而不是地幔)起源的橄榄岩和/或泥质岩。
简而言之,测试的样本很可能不是来自地幔,但由于矿物学上的相似性,它被用作地幔样本的类似物。