南极艾特肯盆地大型撞击历史与效应

报告简介:

南极艾特肯(SPA)盆地是月球上已知最古老、最大的撞击坑,但它的形成也是月球科学领域最大的问题之一。该盆地是太阳系早期行星动力学的直接印迹,但其形成时间一直没有准确限定,它对月球早期壳幔演化过程有何影响亦不清楚。已有研究试图通过陨石坑定年、阿波罗样品和陨石样品限定 SPA 盆地的形成时间,但这些结果有很大的不确定性。遥感数据显示,SPA 盆地内环的非月海区域被认为是下月壳或上月幔暴露物质,或为大型撞击岩浆池分异的产物。因此,通过这类非月海物质的研究,可能为 SPA 撞击事件或月球深部物质组成提供关键信息。此外,阿波罗盆地内环和外环的非月海区域也被不同类型的苏长质岩石覆盖,这类物质可能是嫦娥六号样品中溅射物的重要源区,有潜力为阿波罗盆地的形成时间提供重要约束。嫦娥六号样品中的苏长岩颗粒,极有可能有多种来源。厘清这些苏长质颗粒的成因与来源,是研究南极艾特肯盆地形成时间的基本前提。

SPA大型撞击事件的动力学效应是月球科学研究悬而未决的重大科学问题。陨石坑撞击模拟结果显示,该大型撞击事件可将整个月壳掀开,导致上月幔暴露月表且发生强烈熔融,或导致部分月壳和上月幔发生混合熔融。撞击熔体聚集,可能形成大型岩浆池并发生结晶分异。此外,部分模拟工作揭示,南极艾特肯大型撞击可能导致月幔翻转和月球化学组成的不对称性。因此,该大型撞击事件必然导致艾特肯盆地之下的壳幔重组,形成物质组成和结构独特的南极艾特肯地体。目前的重力场数据并未对南极艾特肯盆地月壳内部结构进行详细划分,内部是否有分层结构尚不清楚。此外,大型撞击再造可形成的新生月幔和撞击岩浆池深部橄榄岩堆晶体,因此在探寻深部月幔物质过程中,需仔细甄别不同类型的富橄榄石物质。从嫦娥六号样品中遴选出南极艾特肯盆地内部的溅射物,结合区域重力场分析和热力学模拟计算,可望建立有样品数据支撑的南极艾特肯地体深部结构,探索月球早期这一独特的壳幔过程。

报告人简介:

陈意
中国科学院地质与地球物理研究所研究员,《中国科学:地球科学》和《岩石学报》编委。主要从事岩石学研究,聚焦地-月系统深部岩浆-变质过程开展工作,在电子探针与扫描电镜高精度分析技术、地-月系统深部结构和动力过程方面取得系列创新性成果。在国内外期刊发表论文 120 余篇,其中以第一/通讯作者在Nature 、 Science Advances 、 Communications Earth & Environment 等学术杂志发表论文 50 余篇,相关成果被 Nature、Geology 等期刊报道和评述。2018 年获侯德封矿物岩石地球化学青年科学家奖,同年获国家优秀青年科学基金项目资助。