4月17日，日本愛媛大學先端研究院地球深部動力學研究中心的Gréaux Steeve副教授等人的研究團隊宣佈，通過測定在類似月球內部的高壓高溫條件下形成的月球地函組成礦物——斜方輝石類的彈性波速度（P波和S波速度），揭示了月球上部地函中可能含有比此前認為更多的鐵。該現為理解地球-月球的演化提供了線索。相關成果已發表在《Geophysical Research Letters》的2月8日刊上。
圖1 通過測定月球構成礦物的彈性波速度，探索月球內部結構（供圖：愛媛大學）
月球被認為是在約45億年前，由一顆火星大小的原始天體忒伊亞撞擊年輕的地球形成的。誕生之初的月球處於被稱為「岩漿海洋」的高溫熔融狀態，在其後的冷卻過程中，不同礦物的組成和鐵含量不同的各層結發生晶化，形成了如今的內部結構。
月球幾乎不存在像地球那樣的板塊構造學說運動。因此，一般認為其內部結構較好地保留了形成當時的狀態，研究月球內部有望促進對早期地球的組成及地球-月球演化過程的理解。
關於月球內部的資訊，主要根據NASA阿波羅計劃在月球設置的地震儀所獲得的月震數據來推斷。
為了將地震波速度與具體的礦物組成相關聯，需要在高壓高溫條件下測定構成月球地函的礦物的彈性波速度，此前相關的物理數據調查一直較為匱乏。
此次，研究團隊利用大型同步輻射設施SPring-8中設置的多面砧裝置，在最高5.5萬大氣壓力、1000℃的高壓高溫條件下，測定了月球地函主要礦物——斜方輝石類的P波、S波速度及密度。
然後將獲得的彈性波數據與富含鐵的橄欖石的已有數據相結合，計算出了月球上部地函岩石模型的地震波速度和密度。
結果發現，要解釋月球上部地函（深度40～740公里）的地震觀測數據，需要地函組成中含有約20摩爾％的鐵。這表明月球地函可能比既往模型含有更多的鐵成分。
由此判斷，引發巨型撞擊的天體忒伊亞，其密度與含鐵量或高於以往的推測。此外研究團隊還發現，早期月球或曾存在更為劇烈的火成活動與內部地質運動。
Gréaux Steeve副教授表示：「鐵作為礦物構成元素很常見，但由於在實驗室中合成含鐵礦物的難度較高，目前富含鐵的礦物的彈性數據仍然較少。未來，研究團隊計劃將自研檢測技術拓展應用至更多礦物研究中，並將獲得的成果用於推定其他天體的內部結構及動力學研究。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Geophysical Research Letters
論文：P- and S-wave Velocity Measurement of Lunar Orthopyroxene up to 5.5GPa and 1,273K: Implication for the Iron Content of the Lunar Upper Mantle
DOI：10.1029/2025GL118120
