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,送到地表。
- 弹射物:从巨大的深撞击坑中喷出的物质,尤指地壳薄的地方
- 在火山爆发期间,向上移动的岩浆从火山“喷口”的壁上撕扯出大块的地幔,并将嵌入在由此产生的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在风化层上钻了大约20厘米,所以没有钻到月球地幔的样本。这意味着我们可能获得地幔样本的唯一方法是在其他两种方法喷射出地幔后,从地幔表面偶然提取样本。
中国月球车“玉兔”号,在月球背面南极艾特肯盆地
...它是由40亿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的橄榄石、低钙辉石和少量的高钙辉石,很可能来自月幔。
注意这句话末尾的“非常有可能”。
如果没有人见过它,我们怎么知道月球地幔是什么样子?
行星内部的性质和组成是由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,以至于普通的表面岩石不能构成它的很大一部分;岩石中一定含有大量的橄榄石和辉石。此外,地幔岩石被部分融化,形成覆盖地表的海玄武岩。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带在熔岩中——这些碎片由橄榄石-辉石岩橄榄岩组成(在矿物橄榄石(宝石形式是橄榄石)之后,橄榄石占了大部分)。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,我们有充分的独立证据。
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。
...来自环绕月球运行的日本月亮女神探测器的数据显示,一些月球陨石坑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,发现其中许多都出现在大型撞击盆地的边缘。根据重力测绘产生的模型,月球的地壳被认为是薄的,地幔靠近表面。因此,这些大型撞击盆地可能挖出了大块的地幔,并将它们抛到月球表面。
...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硅酸盐构件之一。在岩浆(液态岩石)中,橄榄石首先结晶,橄榄石的组成是岩浆组成的关键指标。
...由于密度大,结晶橄榄石会沉入液态岩浆中,慢慢地积聚在月球深处。随着整个月球的凝固,这些橄榄石和其他富含铁的矿物“累积”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,钙是一种微量元素,但却是结晶环境的关键诊断。在地球岩石中,在深部形成的橄榄石钙的浓度很低。
来自阿波罗17号地点的橄榄石(一种几乎完全由橄榄石组成的岩石)中的橄榄石晶体——一种被认为是月球地幔的一块样本——可能来自仅几公里深处的晶体积累,远比地幔数十公里深处的晶体浅得多。
...因为月亮谷的光谱绘图仪只检测到橄榄石的存在,我们无法区分纯橄榄石和由斜长石结晶的橄榄石,即月球科学家所说的托克托石。滚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。在阿波罗系列中发现的岩石中,流石是演化最深入的一部分,但迄今为止研究的所有岩石似乎都来自地壳,而不是地幔。没有客观的证据表明,在Kaguya看到的橄榄石不是来自地壳(而不是地幔)起源的粗积岩和/或重积岩。
简而言之,测试的样品很可能不是来自地幔,但由于矿物学的相似性,它被用作地幔样品的类似物。