前沿拓展:
eof
方法一;
運用svd函數(shù)進行分解
[u,s,v]=svd(x)
其中 u為x的空間函數(shù)
pc=s*v'為x的時間函數(shù)
s為x分解的對角陣
在計算主分量方差奉獻時需ss為x*x'的對角陣,可用來計算方差奉獻。
方法二;
運用eig函數(shù)進行分解
[eof,e]=eig(x*距府頂我主物器器消x')
其中eof為x的空間函數(shù)
eof'*喜承察順跳永x為x的時間函數(shù)
pc=eof'*x
e為x的特征值組成的對角陣
這群里需要注意的是e的對角陣不是按大到小排列的。因此若要使對角陣e的對角元許桿今素從大到小排列的話。時間場和空間場都應(yīng)該有相應(yīng)的變化。具體變化如下
e投集花者of=fliplr(eof) 最后的空間場 掉換矩陣左右兩側(cè)的數(shù)據(jù)
pc=flipud(pc)掉換矩陣上下兩端的數(shù)據(jù)
e=fliplr(flipud(廣月位承顧起垂紀(jì)龍耐號e)) 最后按對角元素走記五互目大到小排列的對角陣與eof分解的完全一致
pc=flipud(pc) 最后的時間場
其中e為*x*x'的對角陣,eof為x的空間分量,pc為時間分量。
澎湃**記者 劉航
北京時間10月19日17時,國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表了三篇**嫦娥五號月球樣品返回任務(wù)的研究結(jié)果的論文,為月球熱演化和化學(xué)演化提供了新知:月球內(nèi)部在約20億年前仍在演化,月球冷卻的速度可能比之前想的更慢。
三篇論文標(biāo)題為《Two billion-year-old volcani** on the Moon from Chang’E-5 basalts》、《A dry lunar mantle reservoir for young mare basalts of Chang’E-5》以及《Non-KREEP origin for Chang’E-5 basalts in the Procellarum KREEP Terrane》,通訊作者分別為**科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員李獻華、副研究員胡森以及研究員楊蔚。嫦娥五號月球樣品屬于玄武巖,是迄今直接測年過的最年輕的月球樣品,年齡在20億年左右。對這些玄武巖的分析揭示了月球組成和水含量如何隨時間變化,或有助于我們理解月球的地質(zhì)和地理化學(xué)演化。
2020年12月17日,嫦娥五號將約1.73千克的月球巖石樣本帶回了地球,距離之前美國阿波羅號和蘇聯(lián)Luna月球探測器帶回月球樣本已經(jīng)過去了四十多年。這批樣本的采樣點在風(fēng)暴洋東北角的玄武巖區(qū)域,是最年輕的月海玄武巖區(qū)域之一,形成于火山噴發(fā)之后。這些火山巖記錄了月球熱演化和化學(xué)演化的歷史。
之前對月球樣本進行的放射性同位素測年顯示,大部分月球火山活動在約29-28億年前停止。撞擊坑計數(shù)定年法是另一種計算行星表面年齡的方法,該方法預(yù)測月球可能在30-10億年前還有火山流,提示火山活動的持續(xù)時間可能比之前認(rèn)為的更久。由于缺少返回樣品用于校準(zhǔn),撞擊坑計數(shù)定年法存在很大的不確定性。
不過,李獻華和同事對新樣品的分析發(fā)現(xiàn),它們的年齡在20.3億年,將之前報道的月球火山活動時間又拉長了約8-9億年,說明月球內(nèi)部在約20億年前仍在演化。
李獻華和同事估算的玄武巖年齡準(zhǔn)確度很高,與最近報道的相同區(qū)域內(nèi)樣本的分析結(jié)果相比更古老一些(10月7日,劉敦一與Alexander Nemchin在《Nature》上發(fā)表的一項研究證明月球在約19.6億年前仍存在巖漿活動)。
這一結(jié)果將月球內(nèi)部仍在演化的時間從約30億年前推進至20億年前。月球玄武巖的最新年齡也被用來更好地校準(zhǔn)撞擊坑計數(shù)定年法的模型,以便對太陽系其他行星表面進行測年。
第二篇論文中,胡森和同事分析了這些玄武巖樣本的水含量。月球內(nèi)部的水分布可揭示引起月幔形成與月球火山活動的過程,還能揭示火山活動到底持續(xù)了多久。
此前,根據(jù)阿波羅任務(wù)以來的分析,一直認(rèn)為月球是無水的。而過去十年原位分析技術(shù)的進步使研究者能對月球樣品進行微觀尺度的水豐度分析,對其月幔水豐度的估計范圍從-0.3μg.g^-1到200μg.g^-1不等,這表明月球內(nèi)部并不像曾經(jīng)認(rèn)為的那樣無水。雖然月幔的水豐度估計值的巨大差異可能部分是由于計算中涉及的假設(shè),但關(guān)于月球內(nèi)部水的來源和分布仍存在許多問題, 估計月幔水豐度的變化可能表明地理或時間的多樣性
因此,研究來自新地區(qū)的年輕玄武巖樣本可為月球中水的時空演化提供重要線索。
此項研究發(fā)現(xiàn),嫦娥五號任務(wù)帶回的年齡在20億年的玄武巖,其母巖漿的水含量低于來自更古老火山活動區(qū)域的樣品(40-28億年前噴發(fā)的玄武巖)。作者推斷,這些年輕玄武巖的來源在漫長的火山活動中逐漸脫水,這與認(rèn)為火山活動至少持續(xù)至20億年前的觀點一致。
第三篇論文中,楊蔚和同事的研究表明,月球年輕玄武巖來源的產(chǎn)熱元素含量似乎比預(yù)期的要低。這一結(jié)果說明,月球冷卻的速度可能比之前想的更慢,而這也會影響月幔動力學(xué)。楊蔚和同事的研究結(jié)果或為構(gòu)建新的月球熱演化模型打下了基礎(chǔ)。
嫦娥五號所采集、形成于20億年前的玄武巖的起源表明,當(dāng)時的月球內(nèi)部比阿波羅采樣的大約35億年前形成的更原始的玄武巖形成時要冷得多。盡管經(jīng)歷了這種相當(dāng)大的長期冷卻,但在 20 億年前之前,有一些機制可以防止月幔中的巖漿凝固。一種可能的機制是月球厚的絕緣外層作為熱蓋,導(dǎo)致冷卻速度慢。此外,月球冷卻會使巖石圈變厚,從而抑制地表火山噴發(fā)。因此,Procellarum KREEP Terrane地區(qū)最薄的地殼(通常<30km)可能是促進年輕玄武巖噴發(fā)的關(guān)鍵因素。
責(zé)任編輯:李躍群
拓展知識:
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