图1. 研究论文入选了GRL期刊封面并被Nature期刊专题报告

［本站讯］近日，山东大学行星科学团队联合国内外研究人员，通过分析月球地形、重力等多源遥感探测数据，在月球表面发现了两个直径达80公里的盾状火山，为迄今已知最大的月球盾状火山，并提出了浅层月壳岩浆房供给的喷发成因模型。相关成果“Large (~80 km) Shield Volcanoes on the Moon Possibly Fed by Shallow Magma Reservoirs”以封面文章在线发表于国际顶级地学刊物Geophysical Research Letters，并被Nature杂志专题评论（图1）。该工作由山东大学空间科学与技术学院、澳门科技大学，美国布朗大学，中国武汉大学、中山大学、广东科学技术职业学院、北京航空航天大学及南方科技大学的研究人员合作完成，山东大学行星科学团队教授乔乐为论文的第一作者和通讯作者。

大型盾状火山是地球、火星等类地天体上最为壮观的火山地貌之一，如夏威夷地区的Mauna Loa火山(65公里)、火星上的Olympus火山(>800公里)。尽管月球在地质历史时期火山活动频繁且分布着多种火山地貌特征，但对于月球是否存在大型盾状火山，却存在很大争议。目前在月表发现的盾状火山（月海穹窿），直径一般小于30公里，明显小于地球、火星上的大型盾状火山，这可能反映了月球独特的壳幔结构及岩浆上升机制——密度较低的长石质月壳抑制了幔部岩浆的上升，阻碍了浅层月壳岩浆房及大型盾状火山的形成。

图2. 研究发现了两个月球大型盾状火山（Prinz-Harbinger和Theophilus）的影像及地形图

图3. 月球大型盾状火山的底部直径、高度、顶部火山口直径投图，及与其他天体盾状火山的对比

由于目前对“盾状火山”这一地质学名词仍缺乏严格的定义，不同文献中给出的定义并不相同，针对这一情况，本研究首先系统性总结了地球、火星等天体上盾状火山的地质特征，提出了盾状火山的形貌学定义，包括外形轮廓、地形剖面及坡度等。然后，本研究利用月球表面高分辨率地形等遥感探测数据，在全月范围进行了搜寻，并成功发现了两个大型盾状火山（Prinz-Harbinger和Theophilus）。这两个火山的外形轮廓大致呈圆形或椭圆形，整体地形坡度较为平缓，地形剖面呈上凸状，且发育有顶部火山口，均符合地球典型大型盾状火山的形貌学特征（图2）。两个火山的底部直径均为80 km左右，明显大于此前确认的月球盾状火山，甚至略大于地球上最大的盾状火山，这确认了月球上大型盾状火山的存在（图3）。高分辨率影像数据分析在这两个火山上发现了大量小型模火山地貌特征，包括火山穹窿、火山锥、火山坑及坑链、蜿蜒型月溪等，进一步支持其火山喷发成因。

图4. 月球大型盾状火山成因模型示意图

研究团队还利用GRAIL高分辨率重力数据分析了火山的地下结构，发现其中一个火山（Prinz-Harbinger）表现出明显的重力异常，符合浅层（7-32 km深度）岩浆侵入体的特征，侵入体体积将近1万平方公里，约为表面火山体积的12倍。综合表面地质学及地下地球物理学分析，研究认为月球大型盾状火山形成于浅层月壳岩浆房供给的喷发活动，而浅层岩浆房的形成可能得益于较薄的月壳以及大型撞击作用产生的脆弱带（图4）。

‌‌本研究获得了对月球火山形貌特征的全新认识，为深入理解月球深部结构及岩浆作用机制提供了重要参考。研究论文入选Geophysical Research Letters期刊当期封面，并被Nature期刊（第656卷第8126期）的“研究热点(Research Highlight)”栏目以“月球上发现一对‘藏在眼皮底下’的火山(Volcano pair found hiding in plain sight on the Moon) ”为题进行专题报道，还被美国地球物理学会新闻周报（AGU Weekly）进行点评。上述工作获得国家自然科学基金、澳门科学技术发展基金、中央高校基本科研专项资金等项目资助。