火山喷发活动是地球内部能量和物质在地表的强烈释放过程，是研究地球内部物质成分、热状态及其演化历史的重要窗口，对月球、火星等地外天体同样如此。对这些火山活动产物空间分布及地质特征的研究将为火山活动的喷发过程提供关键证据，继而深化对天体地质及热演化历史的认知。
在本研究中，行星科学课题组乔乐副研究员等人联合国外科学家聚焦于月球正面的静海地区，首先在全月背景下，对静海地区火山喷发产物（月海玄武岩）的物质成分、喷发年龄等地质特征进行了总结，发现静海部分地区喷发的玄武岩钛元素含量可达12.6%（TiO2），是月球上钛含量最高的地区之一，具有非常大的资源就位利用潜力。同时，静海地区绝大多数都喷发于35亿年之前，是月球上最为古老的月海，代表了月球最早期的火山作用（图1）。
图1. 全月玄武岩年龄：静海地区为全月最古老的月海。
研究团队利用最新月球轨道探测器获得月表高分辨率高精度地形及其他遥感数据，对静海地区的火山穹隆进行了识别与分析（图2），发现了280余个新的火山穹隆，使得静海地区成为月球火山穹隆最为富集的地区（图3）。综合空间分布及详细地质特征分析结果，发现形成这些火山穹隆的岩浆体积规模较小、挥发分含量较低，整个喷发过程时间较短，且熔岩流在月表的流动及充填过程主要受到温度的控制。这与月球晚期火山活动在月球雨海地区（嫦娥三号着陆区附近）充填的大规模熔岩流明显不同，说明月球早期火山活动可能以火山穹隆式的喷发形式为主。该发现为进一步研究月幔熔融及岩浆喷发机制、月球地质及热演化提供了重要观测约束。
图2. 月海静海地区的火山穹隆，下图为本研究新识别的穹隆之一。
图3. 月球静海地区火山穹隆识别结果。
近年来，空间科学攀登团队行星科学课题组围绕嫦娥工程、天问一号等深空探测国家战略需求，在月球地质学、陨石学及天体化学、行星遥感与光谱学等方面取得了一系列研究成果。本研究得到国家重点研发计划、民用航天技术预先研究项目、国家自然科学基金及中国博士后科学基金资助。
文章信息：Qiao, L., Head, J. W., Wilson, L., Chen, J., Ling, Z., 2021. Mare domes in Mare Tranquillitatis: Identification, characterization, and implications for their origin. Journal of Geophysical Research: Planets, 126, e2021JE006888
原文链接：https://doi.org/10.1029/2021JE006888
