計算月球內部的溫度，以幫助揭示其內部結構

人們對月球的內部結構知之甚少，但羅德島大學的一名科學家向前邁出了一大步。她進行的實驗使她能夠確定月球核心和地幔邊界的溫度。她發現，這裏的溫度在1300到1470攝氏度之間，這是之前科學家們確定的800攝氏度範圍的高端。

“爲了瞭解今天月球的內部結構，我們需要更好地確定月球的熱狀態，”URI地球科學助理教授安娜婭·馬利克(Ananya Mallik)說。“現在我們有了兩個錨點——核心-地幔邊界和阿波羅號測量的表面溫度——這將幫助我們創建一個通過月球的溫度剖面。我們需要這個溫度剖面來確定月球的內部狀態、結構和成分。”

月球表面的溫度大約是零下20攝氏度。根據Mallik的說法，月球和地球一樣，也有一個鐵芯，之前的研究利用地震數據發現，在鐵芯和地幔的邊界上，有5%到30%的物質處於液態或熔融狀態。Mallik說:“最大的問題是，爲什麼在月球那麼深的地方會有一些融化。”

爲了回答這個問題，Mallik在2016年在德國巴伐利亞實驗地球化學和地球物理研究所進行了一系列實驗，使用了一個多砧裝置，可以施加在月球深處發現的高壓。她準備了一個小的樣本材料類似於月球上發現,擠壓設備的45000倍地球的大氣壓力,壓力被認爲存在在月球地幔邊界,並使用一個石墨加熱器提高樣品的溫度,直到它部分熔解。她說:“我們的目標是確定什麼溫度範圍可以產生5%到30%的熔體，這將告訴我們核心-地幔邊界的溫度範圍。”

既然月球邊界的溫度範圍已經縮小，科學家們就可以開始繪製一個更精確的月球溫度分佈圖，進而確定構成月球從外殼到內核的地幔礦物的分佈圖。Mallik說:“我們知道月球的組成是很重要的，這樣才能更好地理解爲什麼它會進化成現在這樣。”“從一開始，地球和月球的歷史就交織在一起。事實上，它們都是45億年前原地球和一個大約火星大小的天體發生巨大碰撞的產物。因此，爲了更好地瞭解我們的地球，我們必須瞭解我們最近的鄰居，因爲我們都有一個共同的起點。“地球是複雜的，”她繼續說。“地球和月球在組成上的任何相似之處都能讓我們瞭解這兩個行星體是如何形成的，碰撞產生的能量是什麼，以及元素是如何在它們之間劃分的。”

URI地球科學家指出，地球是通過板塊構造的過程進化而來的，板塊構造負責大陸的分佈、地球表面的地形、長期氣候的調節，甚至可能是生命的起源。但沒有證據表明月球上存在板塊構造。“地球上的一切都是板塊構造造成的，”她說。“當月球沒有經歷這個過程時，這告訴我們關於我們自己的行星的什麼?”這和我們研究火星和金星的理由是一樣的。它們是我們的近鄰，我們都有一個共同的起點，但爲什麼它們與我們的星球如此不同?”

Mallik研究的下一步將包括實驗確定核心-地幔邊界處熔融物質的密度，這將進一步細化溫度範圍。在與美國宇航局馬歇爾太空飛行中心的海蒂·福誇·哈維蘭德和佛羅里達大學的保羅·佈雷姆納的合作下，她將把這些結果與計算方法結合起來，得出月球內部的溫度剖面和組成。