#你不知道的科学那些事儿# 【延缓衰老，它们自有一套[星星]】宇宙中绝大部分恒星最终会演化成白矮星，进入衰老期。此前的研究认为，白矮星都会以相同的速度冷却寂灭。
近日，一个国际研究团队发现，存在一类新的白矮星，其衰老过程较恒星标准演化模型更缓慢。相关研究成果9月6日发表于《自然—天文学》。
恒星延缓衰老的秘诀
恒星演化理论表明，不是所有恒星都以同样的方式衰老死亡。
质量大于10倍太阳质量的恒星，一般会形成超新星爆发而结束一生。但宇宙中的绝大多数恒星（约98%）最终会演化成为白矮星，然后逐渐冷却变暗，继而衰老死亡。因此，作为最终产物的白矮星也意味着“年老的恒星”。
什么是白矮星？在恒星演化的最后阶段，外层物质迅速抛射，最后只留下曾经的“星核”，即白矮星，之后随着时间推移逐渐冷却寂灭。
“因为白矮星极为致密，无法通过引力收缩或核反应再产生能量，所以一般认为白矮星都会以相同的速度冷却。”论文第一作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所博士研究生陈剑星告诉《中国科学报》，“我们的研究发现并不是所有的白矮星都以同样的方式冷却结束，存在一类比正常情况冷却更慢的白矮星。”2019年，毕业于北京师范大学后，陈剑星获国家留学基金委资助赴意大利博洛尼亚大学攻读博士学位。
为什么这类白矮星的冷却更慢？论文通讯作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所教授Francesco Ferraro解释道：“这类白矮星依然存在残留的氢壳层，壳层的质量虽然很薄，大约为太阳质量的1/10000，但已经足够维持其表面的稳定核反应，从而确保其有足够的能量延缓冷却进程。”
“双胞胎星团”冷却差异
Ferraro带领国际团队开展的研究基于对两个大型恒星集团的观测：球状星团M3与M13。球状星团M3与M13在很多物理特性方面都极为相似，例如总质量、年龄和金属丰度等。所以这两个星团有时也被称作“双胞胎星团”。
研究团队利用哈勃太空望远镜（HST）的深空数据，对这两个极为相似的恒星系统进行比较研究时发现，虽然M3与M13很多地方相似，但在恒星演化接近晚期的阶段却存在较显著的区别。这也为研究白矮星存在不同的冷却过程提供了理想的研究样本。
论文作者之一、意大利国立天体物理研究所博士Mario Cadelano说：“哈勃太空望远镜对这两个球状星团提供了极佳的观测数据，无论是数据质量还是对星团中心较为完整的覆盖范围，让我们可以在恒星演化方面对M3和M13进行精确的比较。”
在对两个球状星团进行比较研究的过程中，研究团队惊讶地发现，在相同星等范围区间内，M13的白矮星的数量要明显地多于M3（M13中包含超过460颗白矮星，而M3中只有326颗）。更令人意外的是，M13包含的总体恒星的数量却比M3要少一些。也就是说，M13和M3中的白矮星冷却特征存在明显不同：M13的白矮星相较于M3而言，冷却速率更慢。
论文作者之一、阿根廷拉普拉塔国立大学教授Leandro Althaus参与构建了缓慢冷却的白矮星模型，他解释道：“氢壳层燃烧提供的能源的确延缓了白矮星的冷却过程，并产生了一类‘缓慢冷却白矮星’，其外表和普通白矮星极为相似，但冷却时间却显著不同。”
由于两类白矮星存在不同的物理机制，从而导致在观测上产生了不同的表观特征，但也引出了一个新的问题：为什么M13存在这类机制，M3却不存在呢？是什么导致了白矮星核心外围存在不同程度的残余氢包层呢？
在演化阶段寻找答案
“所有答案都可以回到白矮星之前的演化阶段寻找。”陈剑星说。
白矮星通常被认为已经结束了核反应，只存在纯粹的冷却过程，随着时间推移逐渐变冷变暗。但陈剑星等人的研究表明，纯冷却过程并不适用于所有的白矮星，而取决于其过去经历的演化阶段，一些白矮星可能依然存在其他的能量来源从而维持比普通白矮星更长的冷却时间。
陈剑星打了一个比方：“如果把白矮星比作老年人，那么其前身星所经历的演化阶段就像人的一生，有些人遇到一些‘重大的打击’耗尽所有的精力后，容易迅速衰老，无法再焕发出年轻时的活力；有些人却很幸运地避免经历类似的‘重大打击’，在他们退休安度晚年之时依然能够精神焕发。”
对于恒星来说，可以称得上“重大打击”的演化过程则是“第三次疏浚”，这是发生在即将进入白矮星演化阶段时的一类元素混合过程。此时恒星壳层的绝大多数氢由于疏浚几乎燃烧殆尽，无法再提供新的能量。但是，有一些更小质量的恒星可以跳过“疏浚”阶段，直接演化成白矮星，而此时就能保存更多的壳层氢。
由于M13中大部分恒星的质量相对低一些，从而能够跳过“疏浚”阶段。“通过将慢冷却白矮星模型与恒星演化的标准模型相结合，我们可以精确再现M3和M13的特征。因此，这一发现为我们探究低质量恒星的最终演化阶段，尤其是探究演化末期展现出的不同特征之间的关联提供了很好的机会。”论文作者之一、英国利物浦约翰摩尔斯大学教授Maurizio Salaris说。
这项研究结果也将对天文学家测量银河系恒星年龄产生直接影响。
在此之前，白矮星演化模型是可预测的冷却过程，冷却温度与恒星年龄之间有一定的关联。所以白矮星的冷却速率也被当作宇宙时钟，从而可以确定所在星团的年龄。如果白矮星壳层存在氢燃烧，那么根据之前的方法确定的恒星年龄不确定度可达10亿年。
Ferraro最后总结说：“我们此次的发现改变了目前普遍对白矮星的定义，并且打开了对恒星演化衰亡过程新的认知，为进一步探索维持氢壳层从而减缓白矮星冷却的机制。我们正对其他类似M13的球状星团进行新的研究。”https://t.cn/A6Ige1Eg
近日，一个国际研究团队发现，存在一类新的白矮星，其衰老过程较恒星标准演化模型更缓慢。相关研究成果9月6日发表于《自然—天文学》。
恒星延缓衰老的秘诀
恒星演化理论表明，不是所有恒星都以同样的方式衰老死亡。
质量大于10倍太阳质量的恒星，一般会形成超新星爆发而结束一生。但宇宙中的绝大多数恒星（约98%）最终会演化成为白矮星，然后逐渐冷却变暗，继而衰老死亡。因此，作为最终产物的白矮星也意味着“年老的恒星”。
什么是白矮星？在恒星演化的最后阶段，外层物质迅速抛射，最后只留下曾经的“星核”，即白矮星，之后随着时间推移逐渐冷却寂灭。
“因为白矮星极为致密，无法通过引力收缩或核反应再产生能量，所以一般认为白矮星都会以相同的速度冷却。”论文第一作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所博士研究生陈剑星告诉《中国科学报》，“我们的研究发现并不是所有的白矮星都以同样的方式冷却结束，存在一类比正常情况冷却更慢的白矮星。”2019年，毕业于北京师范大学后，陈剑星获国家留学基金委资助赴意大利博洛尼亚大学攻读博士学位。
为什么这类白矮星的冷却更慢？论文通讯作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所教授Francesco Ferraro解释道：“这类白矮星依然存在残留的氢壳层，壳层的质量虽然很薄，大约为太阳质量的1/10000，但已经足够维持其表面的稳定核反应，从而确保其有足够的能量延缓冷却进程。”
“双胞胎星团”冷却差异
Ferraro带领国际团队开展的研究基于对两个大型恒星集团的观测：球状星团M3与M13。球状星团M3与M13在很多物理特性方面都极为相似，例如总质量、年龄和金属丰度等。所以这两个星团有时也被称作“双胞胎星团”。
研究团队利用哈勃太空望远镜（HST）的深空数据，对这两个极为相似的恒星系统进行比较研究时发现，虽然M3与M13很多地方相似，但在恒星演化接近晚期的阶段却存在较显著的区别。这也为研究白矮星存在不同的冷却过程提供了理想的研究样本。
论文作者之一、意大利国立天体物理研究所博士Mario Cadelano说：“哈勃太空望远镜对这两个球状星团提供了极佳的观测数据，无论是数据质量还是对星团中心较为完整的覆盖范围，让我们可以在恒星演化方面对M3和M13进行精确的比较。”
在对两个球状星团进行比较研究的过程中，研究团队惊讶地发现，在相同星等范围区间内，M13的白矮星的数量要明显地多于M3（M13中包含超过460颗白矮星，而M3中只有326颗）。更令人意外的是，M13包含的总体恒星的数量却比M3要少一些。也就是说，M13和M3中的白矮星冷却特征存在明显不同：M13的白矮星相较于M3而言，冷却速率更慢。
论文作者之一、阿根廷拉普拉塔国立大学教授Leandro Althaus参与构建了缓慢冷却的白矮星模型，他解释道：“氢壳层燃烧提供的能源的确延缓了白矮星的冷却过程，并产生了一类‘缓慢冷却白矮星’，其外表和普通白矮星极为相似，但冷却时间却显著不同。”
由于两类白矮星存在不同的物理机制，从而导致在观测上产生了不同的表观特征，但也引出了一个新的问题：为什么M13存在这类机制，M3却不存在呢？是什么导致了白矮星核心外围存在不同程度的残余氢包层呢？
在演化阶段寻找答案
“所有答案都可以回到白矮星之前的演化阶段寻找。”陈剑星说。
白矮星通常被认为已经结束了核反应，只存在纯粹的冷却过程，随着时间推移逐渐变冷变暗。但陈剑星等人的研究表明，纯冷却过程并不适用于所有的白矮星，而取决于其过去经历的演化阶段，一些白矮星可能依然存在其他的能量来源从而维持比普通白矮星更长的冷却时间。
陈剑星打了一个比方：“如果把白矮星比作老年人，那么其前身星所经历的演化阶段就像人的一生，有些人遇到一些‘重大的打击’耗尽所有的精力后，容易迅速衰老，无法再焕发出年轻时的活力；有些人却很幸运地避免经历类似的‘重大打击’，在他们退休安度晚年之时依然能够精神焕发。”
对于恒星来说，可以称得上“重大打击”的演化过程则是“第三次疏浚”，这是发生在即将进入白矮星演化阶段时的一类元素混合过程。此时恒星壳层的绝大多数氢由于疏浚几乎燃烧殆尽，无法再提供新的能量。但是，有一些更小质量的恒星可以跳过“疏浚”阶段，直接演化成白矮星，而此时就能保存更多的壳层氢。
由于M13中大部分恒星的质量相对低一些，从而能够跳过“疏浚”阶段。“通过将慢冷却白矮星模型与恒星演化的标准模型相结合，我们可以精确再现M3和M13的特征。因此，这一发现为我们探究低质量恒星的最终演化阶段，尤其是探究演化末期展现出的不同特征之间的关联提供了很好的机会。”论文作者之一、英国利物浦约翰摩尔斯大学教授Maurizio Salaris说。
这项研究结果也将对天文学家测量银河系恒星年龄产生直接影响。
在此之前，白矮星演化模型是可预测的冷却过程，冷却温度与恒星年龄之间有一定的关联。所以白矮星的冷却速率也被当作宇宙时钟，从而可以确定所在星团的年龄。如果白矮星壳层存在氢燃烧，那么根据之前的方法确定的恒星年龄不确定度可达10亿年。
Ferraro最后总结说：“我们此次的发现改变了目前普遍对白矮星的定义，并且打开了对恒星演化衰亡过程新的认知，为进一步探索维持氢壳层从而减缓白矮星冷却的机制。我们正对其他类似M13的球状星团进行新的研究。”https://t.cn/A6Ige1Eg
【恒星也有“冻龄”奥秘？[思考]】宇宙中绝大部分恒星最终会演化成白矮星，进入衰老期。此前的研究认为，白矮星都会以相同的速度冷却寂灭。
近期，由意大利博洛尼亚大学（UNIBO）和意大利国立天体物理研究所（INAF）主导的一项研究发现，存在一类新的白矮星，其衰老过程较恒星标准演化模型更为缓慢。相关研究成果https://t.cn/A6IrpVO3月6日发表于《自然·天文学》。
恒星延缓衰老的秘诀
恒星演化理论表明，不是所有类型的恒星都以同样的方式衰老死亡。对于质量大于10倍太阳质量的恒星，一般形成超新星爆发而结束一生。但宇宙中的绝大多数恒星（约98%）最终会演化成为白矮星，然后逐渐冷却变暗，继而衰老死亡。因此，作为最终产物的白矮星也意味着“年老的恒星”。
什么是白矮星？在恒星演化的最后阶段，外层物质迅速抛射，最后只留下曾经的“星核”，即白矮星，之后随着时间推移逐渐冷却寂灭。
“因为白矮星极为致密，无法通过引力收缩或核反应再产生能量，所以一般认为白矮星都会以相同的速度冷却。”论文第一作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所博士研究生陈剑星告诉《中国科学报》，“我们的研究发现并不是所有的白矮星都以同样的方式冷却结束，存在一类比正常情况冷却更慢的白矮星。”
为什么这类白矮星的冷却更慢？论文通讯作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所教授Francesco Ferraro解释道：“这类白矮星依然存在残留的氢壳层，壳层的质量虽然很薄，大约为太阳质量的1/10000，但已经足够维持其表面的稳定核反应，从而确保其有足够的能量以延缓冷却的进程。”
“双胞胎星团”冷却差异
Francesco Ferraro带领国际团队开展的研究基于对两个大型恒星集团的观测：球状星团M3与M13。球状星团M3与M13在很多物理特性方面都极为相似，例如总质量，年龄和金属丰度等。所以这两个星团有时也被称作“双胞胎星团”。
图：哈勃太空望远镜所拍摄的M3星团（左）和M13星团（右）
研究团队利用哈勃太空望远镜（HST）的深空数据，对这两个极为相似的恒星系统进行比较研究时发现，虽然M3与M13很多地方相似，但在恒星演化接近晚期的阶段却存在较为显著的区别，这也为研究作为晚期阶段的白矮星存在不同的冷却过程提供了理想的研究样本。
论文作者之一、意大利国立天体物理研究所博士Mario Cadelano说：“哈勃太空望远镜对这两个球状星团提供了极佳的观测数据，无论是数据质量还是对星团中心较为完整的覆盖范围，让我们可以对M3和M13在恒星演化方面进行精确地比较。”
在对两个球状星团进行比较研究的过程中，研究团队惊讶地发现，在相同星等范围区间内，M13的白矮星的数量要明显地多于M3（M13中包含超过460颗白矮星，而M3中只有326颗）。更令人意外的是，M13所包含的总体恒星的数量却比M3要少一些。也就是说M13和M3中的白矮星冷却特征存在明显不同：M13的白矮星相较于M3而言，冷却速率更慢。
论文作者之一、阿根廷拉普拉塔国立大学教授Leandro Althaus参与构建了缓慢冷却的白矮星模型，他解释道：“氢壳层燃烧所提供的能源的确延缓了白矮星的冷却过程，并产生了一类‘缓慢冷却白矮星’，其外表和普通白矮星极为相似，但冷却时间却显著不同。”
由于两类白矮星存在不同的物理机制，从而导致在观测上产生了不同的表观特征，但也引出了一个新的问题：为什么M13存在这类机制，M3却不存在呢？是什么导致了白矮星核心外围存在不同程度的残余氢包层呢？
在演化阶段寻找答案
“所有的答案都可以在白矮星之前的演化阶段去寻找。”陈剑星说。
白矮星通常被认为已经结束了核反应，只存在纯粹的冷却过程，随着时间推移逐渐变冷变暗。但陈剑星等人的研究表明，纯冷却过程并不适用于所有的白矮星，而需要取决于其过去所经历的演化阶段，一些白矮星可能依然存在其他的能量来源从而维持比普通白矮星更长的冷却时间。
陈剑星打了一个比方：“如果把白矮星比作老年人，那么其前身星所经历的演化阶段就像一个人所经历的一生，有些人遇到一些“重大的打击”耗尽所有的精力衰老后，容易迅速衰老，无法再焕发出年轻时的活力；有些人却能很幸运地避免经历类似的“重大打击”，在他们退休安度晚年之时依然能够精神焕发。”
对于恒星来说，可以称得上“重大打击”的演化过程则是“第三次疏浚”，这是发生在即将进入白矮星演化阶段时所经历的一类元素混合过程。此时恒星壳层的绝大多数氢由于疏浚几乎燃烧殆尽，无法再在白矮星阶段提供新的能量。但是，有一些更小质量的恒星可以跳过“疏浚”阶段，直接演化成白矮星，而此时就能保存更多的壳层氢。
由于M13中大部分恒星的质量相对低一些，从而能够跳过“疏浚”阶段而保留有足够产生核反应的氢壳层。“通过将慢冷却白矮星模型与恒星演化的标准模型相结合，我们可以精确再现球状星团M3和M13中出现的特征。因此，这一发现为我们探究低质量恒星的最终演化阶段，尤其是探究演化末期展现出的不同特征之间的关联提供了很好的机会。”论文作者之一、利物浦约翰摩尔斯大学教授Maurizio Salaris说。
这项研究结果也将对天文学家测量银河系恒星的年龄方面产生直接的影响。在此之前，白矮星演化模型是可预测的冷却过程，其冷却的温度与恒星年龄之间有一定的关联。所以白矮星的冷却速率也被当作宇宙时钟，从而可以确定所在星团的年龄。如果白矮星壳层存在氢燃烧，那么根据之前的方法确定的恒星年龄不确定度可达10亿年。
Francesco Ferraro最后总结说：“我们此次的发现改变了目前普遍对白矮星的定义，并且打开了对恒星演化衰亡过程新的认知，为进一步探索维持氢壳层从而减缓白矮星冷却的机制。我们正对其他类似M13的球状星团进行新的研究。”https://t.cn/A6IrpVOR
近期，由意大利博洛尼亚大学（UNIBO）和意大利国立天体物理研究所（INAF）主导的一项研究发现，存在一类新的白矮星，其衰老过程较恒星标准演化模型更为缓慢。相关研究成果https://t.cn/A6IrpVO3月6日发表于《自然·天文学》。
恒星延缓衰老的秘诀
恒星演化理论表明，不是所有类型的恒星都以同样的方式衰老死亡。对于质量大于10倍太阳质量的恒星，一般形成超新星爆发而结束一生。但宇宙中的绝大多数恒星（约98%）最终会演化成为白矮星，然后逐渐冷却变暗，继而衰老死亡。因此，作为最终产物的白矮星也意味着“年老的恒星”。
什么是白矮星？在恒星演化的最后阶段，外层物质迅速抛射，最后只留下曾经的“星核”，即白矮星，之后随着时间推移逐渐冷却寂灭。
“因为白矮星极为致密，无法通过引力收缩或核反应再产生能量，所以一般认为白矮星都会以相同的速度冷却。”论文第一作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所博士研究生陈剑星告诉《中国科学报》，“我们的研究发现并不是所有的白矮星都以同样的方式冷却结束，存在一类比正常情况冷却更慢的白矮星。”
为什么这类白矮星的冷却更慢？论文通讯作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所教授Francesco Ferraro解释道：“这类白矮星依然存在残留的氢壳层，壳层的质量虽然很薄，大约为太阳质量的1/10000，但已经足够维持其表面的稳定核反应，从而确保其有足够的能量以延缓冷却的进程。”
“双胞胎星团”冷却差异
Francesco Ferraro带领国际团队开展的研究基于对两个大型恒星集团的观测：球状星团M3与M13。球状星团M3与M13在很多物理特性方面都极为相似，例如总质量，年龄和金属丰度等。所以这两个星团有时也被称作“双胞胎星团”。
图：哈勃太空望远镜所拍摄的M3星团（左）和M13星团（右）
研究团队利用哈勃太空望远镜（HST）的深空数据，对这两个极为相似的恒星系统进行比较研究时发现，虽然M3与M13很多地方相似，但在恒星演化接近晚期的阶段却存在较为显著的区别，这也为研究作为晚期阶段的白矮星存在不同的冷却过程提供了理想的研究样本。
论文作者之一、意大利国立天体物理研究所博士Mario Cadelano说：“哈勃太空望远镜对这两个球状星团提供了极佳的观测数据，无论是数据质量还是对星团中心较为完整的覆盖范围，让我们可以对M3和M13在恒星演化方面进行精确地比较。”
在对两个球状星团进行比较研究的过程中，研究团队惊讶地发现，在相同星等范围区间内，M13的白矮星的数量要明显地多于M3（M13中包含超过460颗白矮星，而M3中只有326颗）。更令人意外的是，M13所包含的总体恒星的数量却比M3要少一些。也就是说M13和M3中的白矮星冷却特征存在明显不同：M13的白矮星相较于M3而言，冷却速率更慢。
论文作者之一、阿根廷拉普拉塔国立大学教授Leandro Althaus参与构建了缓慢冷却的白矮星模型，他解释道：“氢壳层燃烧所提供的能源的确延缓了白矮星的冷却过程，并产生了一类‘缓慢冷却白矮星’，其外表和普通白矮星极为相似，但冷却时间却显著不同。”
由于两类白矮星存在不同的物理机制，从而导致在观测上产生了不同的表观特征，但也引出了一个新的问题：为什么M13存在这类机制，M3却不存在呢？是什么导致了白矮星核心外围存在不同程度的残余氢包层呢？
在演化阶段寻找答案
“所有的答案都可以在白矮星之前的演化阶段去寻找。”陈剑星说。
白矮星通常被认为已经结束了核反应，只存在纯粹的冷却过程，随着时间推移逐渐变冷变暗。但陈剑星等人的研究表明，纯冷却过程并不适用于所有的白矮星，而需要取决于其过去所经历的演化阶段，一些白矮星可能依然存在其他的能量来源从而维持比普通白矮星更长的冷却时间。
陈剑星打了一个比方：“如果把白矮星比作老年人，那么其前身星所经历的演化阶段就像一个人所经历的一生，有些人遇到一些“重大的打击”耗尽所有的精力衰老后，容易迅速衰老，无法再焕发出年轻时的活力；有些人却能很幸运地避免经历类似的“重大打击”，在他们退休安度晚年之时依然能够精神焕发。”
对于恒星来说，可以称得上“重大打击”的演化过程则是“第三次疏浚”，这是发生在即将进入白矮星演化阶段时所经历的一类元素混合过程。此时恒星壳层的绝大多数氢由于疏浚几乎燃烧殆尽，无法再在白矮星阶段提供新的能量。但是，有一些更小质量的恒星可以跳过“疏浚”阶段，直接演化成白矮星，而此时就能保存更多的壳层氢。
由于M13中大部分恒星的质量相对低一些，从而能够跳过“疏浚”阶段而保留有足够产生核反应的氢壳层。“通过将慢冷却白矮星模型与恒星演化的标准模型相结合，我们可以精确再现球状星团M3和M13中出现的特征。因此，这一发现为我们探究低质量恒星的最终演化阶段，尤其是探究演化末期展现出的不同特征之间的关联提供了很好的机会。”论文作者之一、利物浦约翰摩尔斯大学教授Maurizio Salaris说。
这项研究结果也将对天文学家测量银河系恒星的年龄方面产生直接的影响。在此之前，白矮星演化模型是可预测的冷却过程，其冷却的温度与恒星年龄之间有一定的关联。所以白矮星的冷却速率也被当作宇宙时钟，从而可以确定所在星团的年龄。如果白矮星壳层存在氢燃烧，那么根据之前的方法确定的恒星年龄不确定度可达10亿年。
Francesco Ferraro最后总结说：“我们此次的发现改变了目前普遍对白矮星的定义，并且打开了对恒星演化衰亡过程新的认知，为进一步探索维持氢壳层从而减缓白矮星冷却的机制。我们正对其他类似M13的球状星团进行新的研究。”https://t.cn/A6IrpVOR
【月球火山“死亡”时间可能在10亿年内】45亿年前，太阳系。一颗与火星大小的行星撞上了地球，碎片四溅，弥漫在地球的周围，聚集出一个新的星球——月球。
这是科学家对月球形成过程的一种猜测。他们认为，最初，月球是一个处于熔融状态的火红球体。随后，轻的物质浮上表面，迅速冷却成外壳；重的物质则下沉到月球内部，滚烫炙热。内部的岩浆不时冲破外壳喷薄而出，之后又被冷却形成新的外壳。日复一日，月球的外层冷却部分越来越厚，内部的岩浆再也喷不出来，火山“死”了。
可是，月球火山是什么时候“死”的，还没人能说得清。美国阿波罗计划带回的月球样品显示，月球火山作用主要发生于38亿年前至31亿年前；已发现的与火山作用有关的最年轻月球陨石形成于25亿年前左右；一些地球物理模型则显示月球火山作用止于20亿年之前。而最近，中国科学院国家空间科学中心项目研究员张锋及合作团队发现了直接证据，证明月球火山的“死亡”时间在10亿年之内。
相关论文信息：
https://t.cn/A6IWFxoC
https://t.cn/A6Il7pkq
▲ 月球脸上长“包”了
作为一名研究月球地质的科学家，张锋需要时常检查月球的高分辨率遥感影像。
2017年，张锋还是澳门科技大学的科研人员。有一天，他像往常一样聚精会神地看着大屏幕上灰色的月球画面，当他的眼神缓缓划过代表着月球火山岩平原的暗色部分时，突然，一个从未见过的奇怪影像出现在他的视线里。
“怎么有这么多‘包’？”张锋心里暗自打鼓。他放大图片、睁大双眼。在他面前，月球火山岩平原上，或散落、或成簇地分布着一些与传统月球火山不同的小土丘，它们普遍缺少喷口，直径小，顶部平坦，而且周围被凹陷地形环绕。
此时，恰逢两位80多岁的老科学家——美国布朗大学火山地质学家James W. Head和俄罗斯撞击坑研究专家Alexander T. Basilevsky到澳门科技大学访问交流。张锋把图片拿给两位前辈看。“这种东西我们也没见过。”两位老科学家一边说着一边凑近图片细细地看。
他们当即决定合作开展研究，并将这种小土丘命名为“环形凹陷穹丘”。基于比较行星学研究，他们认定小土丘的形成与喷发到月球表面的熔岩成分，及其在月表的动力学行为有关。
图1：高密度聚集分布的环形凹陷穹丘群，阳光从图片右侧射入（图片来源：张锋）
图2：基于三维成像的独立环形凹陷穹丘（图片来源：张锋）
“火山喷发后期，相对富含水等挥发成分的熔岩，注入到已冷却的熔岩壳下面，在月表真空和低重力环境下，里面的压强增大，导致上覆冷凝壳破裂，从而引起内部减压。就像可乐瓶被打开了一样，泡沫岩浆在压强的驱使下沿裂隙上涌并在表面聚集。内部物质的排放和表面重力的加载，则导致周围地形下沉并形成环形凹陷。”张锋说。
2017年，他们将研究成果发表在《地球物理研究快报》上。
▲ “包”形成于哥白尼纪
由于这些“包”是在火山喷发作用下形成的，通过研究“包”形成的时间，就能反推出火山喷发的时间。可是，怎样才能知道“包”形成的时间呢？
常用的思路是通过数“包”上的撞击坑，然后套用模型计算。月球撞击坑是科学家用来衡量时间的参照物。在阿波罗登月之后，科学家们曾根据着陆点的撞击坑数量、大小等情况和月球样品分析，建立了撞击坑大小-频率分布统计方法。有了这个模型，研究者们就可以根据每平方公里面积的撞击坑数量和大小，推算出撞击坑形成的时间。
然而，这些“包”平均直径只有200米，“包”上的撞击坑也不可能太大太多，对于如此小的面积，原先的模型方法很难适用。
但张锋很快萌生出了新的研究思路。自从2017年之后，他们陆续发现了9000多个“包”，其中，有一些“包”伸入到撞击坑内部。“环形凹陷穹丘是在熔岩流动过程中形成的，我们从后续研究中发现，一些环形凹陷穹丘部分填充到了直径小于300米的小型撞击坑内部。”张锋说。
图3：部分填充到小型撞击坑内部的环形凹陷穹丘（图片来源：张锋）
他表示，这些环形凹陷穹丘相关的火山作用，在发生时间上应该晚于这些小型撞击坑，如果得到小型撞击坑的年龄，就可以确定环形凹陷穹丘的形成年龄上限。换言之，先有“坑”，后有“包”，知道了“坑”的年龄，就能大致推出“包”的年龄。
于是，张锋与研究团队合作，采用月球表面侵蚀和发展模型等多种定年方法，研究了几十个延伸到“坑”里的“包”，发现它们的年龄范围在1.3亿年到15亿年，多数小于10亿年。
“也就是说，月球在最年轻的地质年代——哥白尼纪（大约11亿年前至今），仍有火山活动。”张锋说。
▲ 更多待解之谜
张锋等人的研究成果发表在《地球物理学研究杂志：行星》上，评审专家在匿名评审意见中写道：“判断月球火山活动的熄火时间，对于我们理解月球热演化具有重要意义。这篇文章令人振奋，很有启发性，从多个层次为未来研究和月球探测提供了判断依据。”
评审专家认为，这项研究为月球上存在10亿年内火山作用提供了直接证据，也可以作为未来选择载人或无人探月任务科考点时的参考依据。
如今张锋最盼望的，就是有一天登月着陆器能够在月球上开展实地测量并带回岩石样品。“只有通过实地测量和样品分析，测出来的结果才是最可靠的。”对待科研，张锋保守而较真，“假如通过真实的样品测量，发现现在的研究结果不正确，就证明目前普遍采用的月球定年方法还有问题，有待于月球科学界的同行们进一步改进和完善。”
从1609年伽利略将望远镜对准月球开始，人类对月球已经探索了400多年。直到20世纪美国实施“阿波罗登月计划”，21世纪我国正式开展月球探测工程——嫦娥工程，月球相关研究开始突飞猛进。但总得来说，400多年的探索是在不断的推测与验证中推进的。
在这项研究之后，关于月球火山还有很多问题等待回答和验证。“如此年轻的火山作用是如何发生的？10亿年内的火山喷发是由什么触发的？发生晚期内部熔融事件的热源又来自哪里？”张锋说，根据目前月球热演化理论，还没有证据显示月球晚期内部曾发生过大规模熔融事件，而针对这些科学问题，他们的研究还将继续。https://t.cn/A6Il7pkG
这是科学家对月球形成过程的一种猜测。他们认为，最初，月球是一个处于熔融状态的火红球体。随后，轻的物质浮上表面，迅速冷却成外壳；重的物质则下沉到月球内部，滚烫炙热。内部的岩浆不时冲破外壳喷薄而出，之后又被冷却形成新的外壳。日复一日，月球的外层冷却部分越来越厚，内部的岩浆再也喷不出来，火山“死”了。
可是，月球火山是什么时候“死”的，还没人能说得清。美国阿波罗计划带回的月球样品显示，月球火山作用主要发生于38亿年前至31亿年前；已发现的与火山作用有关的最年轻月球陨石形成于25亿年前左右；一些地球物理模型则显示月球火山作用止于20亿年之前。而最近，中国科学院国家空间科学中心项目研究员张锋及合作团队发现了直接证据，证明月球火山的“死亡”时间在10亿年之内。
相关论文信息：
https://t.cn/A6IWFxoC
https://t.cn/A6Il7pkq
▲ 月球脸上长“包”了
作为一名研究月球地质的科学家，张锋需要时常检查月球的高分辨率遥感影像。
2017年，张锋还是澳门科技大学的科研人员。有一天，他像往常一样聚精会神地看着大屏幕上灰色的月球画面，当他的眼神缓缓划过代表着月球火山岩平原的暗色部分时，突然，一个从未见过的奇怪影像出现在他的视线里。
“怎么有这么多‘包’？”张锋心里暗自打鼓。他放大图片、睁大双眼。在他面前，月球火山岩平原上，或散落、或成簇地分布着一些与传统月球火山不同的小土丘，它们普遍缺少喷口，直径小，顶部平坦，而且周围被凹陷地形环绕。
此时，恰逢两位80多岁的老科学家——美国布朗大学火山地质学家James W. Head和俄罗斯撞击坑研究专家Alexander T. Basilevsky到澳门科技大学访问交流。张锋把图片拿给两位前辈看。“这种东西我们也没见过。”两位老科学家一边说着一边凑近图片细细地看。
他们当即决定合作开展研究，并将这种小土丘命名为“环形凹陷穹丘”。基于比较行星学研究，他们认定小土丘的形成与喷发到月球表面的熔岩成分，及其在月表的动力学行为有关。
图1：高密度聚集分布的环形凹陷穹丘群，阳光从图片右侧射入（图片来源：张锋）
图2：基于三维成像的独立环形凹陷穹丘（图片来源：张锋）
“火山喷发后期，相对富含水等挥发成分的熔岩，注入到已冷却的熔岩壳下面，在月表真空和低重力环境下，里面的压强增大，导致上覆冷凝壳破裂，从而引起内部减压。就像可乐瓶被打开了一样，泡沫岩浆在压强的驱使下沿裂隙上涌并在表面聚集。内部物质的排放和表面重力的加载，则导致周围地形下沉并形成环形凹陷。”张锋说。
2017年，他们将研究成果发表在《地球物理研究快报》上。
▲ “包”形成于哥白尼纪
由于这些“包”是在火山喷发作用下形成的，通过研究“包”形成的时间，就能反推出火山喷发的时间。可是，怎样才能知道“包”形成的时间呢？
常用的思路是通过数“包”上的撞击坑，然后套用模型计算。月球撞击坑是科学家用来衡量时间的参照物。在阿波罗登月之后，科学家们曾根据着陆点的撞击坑数量、大小等情况和月球样品分析，建立了撞击坑大小-频率分布统计方法。有了这个模型，研究者们就可以根据每平方公里面积的撞击坑数量和大小，推算出撞击坑形成的时间。
然而，这些“包”平均直径只有200米，“包”上的撞击坑也不可能太大太多，对于如此小的面积，原先的模型方法很难适用。
但张锋很快萌生出了新的研究思路。自从2017年之后，他们陆续发现了9000多个“包”，其中，有一些“包”伸入到撞击坑内部。“环形凹陷穹丘是在熔岩流动过程中形成的，我们从后续研究中发现，一些环形凹陷穹丘部分填充到了直径小于300米的小型撞击坑内部。”张锋说。
图3：部分填充到小型撞击坑内部的环形凹陷穹丘（图片来源：张锋）
他表示，这些环形凹陷穹丘相关的火山作用，在发生时间上应该晚于这些小型撞击坑，如果得到小型撞击坑的年龄，就可以确定环形凹陷穹丘的形成年龄上限。换言之，先有“坑”，后有“包”，知道了“坑”的年龄，就能大致推出“包”的年龄。
于是，张锋与研究团队合作，采用月球表面侵蚀和发展模型等多种定年方法，研究了几十个延伸到“坑”里的“包”，发现它们的年龄范围在1.3亿年到15亿年，多数小于10亿年。
“也就是说，月球在最年轻的地质年代——哥白尼纪（大约11亿年前至今），仍有火山活动。”张锋说。
▲ 更多待解之谜
张锋等人的研究成果发表在《地球物理学研究杂志：行星》上，评审专家在匿名评审意见中写道：“判断月球火山活动的熄火时间，对于我们理解月球热演化具有重要意义。这篇文章令人振奋，很有启发性，从多个层次为未来研究和月球探测提供了判断依据。”
评审专家认为，这项研究为月球上存在10亿年内火山作用提供了直接证据，也可以作为未来选择载人或无人探月任务科考点时的参考依据。
如今张锋最盼望的，就是有一天登月着陆器能够在月球上开展实地测量并带回岩石样品。“只有通过实地测量和样品分析，测出来的结果才是最可靠的。”对待科研，张锋保守而较真，“假如通过真实的样品测量，发现现在的研究结果不正确，就证明目前普遍采用的月球定年方法还有问题，有待于月球科学界的同行们进一步改进和完善。”
从1609年伽利略将望远镜对准月球开始，人类对月球已经探索了400多年。直到20世纪美国实施“阿波罗登月计划”，21世纪我国正式开展月球探测工程——嫦娥工程，月球相关研究开始突飞猛进。但总得来说，400多年的探索是在不断的推测与验证中推进的。
在这项研究之后，关于月球火山还有很多问题等待回答和验证。“如此年轻的火山作用是如何发生的？10亿年内的火山喷发是由什么触发的？发生晚期内部熔融事件的热源又来自哪里？”张锋说，根据目前月球热演化理论，还没有证据显示月球晚期内部曾发生过大规模熔融事件，而针对这些科学问题，他们的研究还将继续。https://t.cn/A6Il7pkG
✋热门推荐