爱媛大学尖端研究院地球深部动力学研究中心的龟山真典教授、东京大学研究生院综合文化研究科的于贤洋（研究当时为博士生）、小河正基副教授（研究当时）、东京大学研究生院理学系研究科西山学客座共同研究员、日本国立研究开发法人海洋研究开发机构的宫腰刚广主任研究员组成的研究团队宣布，通过对月球内部的数值模拟，揭示了岩浆上升机制的变化是持续引发长达30亿年月球局部火山活动的原因。该成果预计将为未来的月球探测计划提供指导方针。相关研究成果已发表在国际学术期刊《Geophysical Research Letters》的4月25日刊上。
图1 通过模拟获得的约30亿年前的月球内部温度（右）与岩浆量（左）（供图：东京大学 于贤洋）
月球曾存在活跃的火山活动，喷发的岩浆残留物被看成月亮上捣年糕的兔子图案。特别是相当于“兔子”和“臼”的风暴洋盆地（Procellarum Basin），观测发现其大部分区域的火山活动约从40亿年前开始活跃，并在约35亿年前迎来峰值后持续了数十亿年。然而，火山活动长期持续的原因一直未被探明。
为此，研究团队采用将火成活动（岩浆生成、移动效应）反映至地幔对流模型的二维模型，对月球内部演化进行了数值模拟。
模拟结果成功再现了长达30亿年的长期火山活动。
研究发现，古老时期的火山活动是经放射性元素加热而在月球深部产生的岩浆主动上升所致，而相对较新时期的火山活动则由高密度物质下沉导致的反作用（对向流）引发。
研究还发现，长期的火山活动会因地壳正下方放射性元素浓集区域（富含钛铁矿的高密度物质浓集区域）的存在而在局部显著化。
这表明，即便是月球这样的小型天体，其内部也可能曾经长期处于流动环境。
研究还揭示了地壳正下方可能存在富含放射性元素的区域，且该区域可能与月球整体内部的非均质性密切相关。
龟山教授和于贤洋表示：“通过本研究，我们了解到岩浆引发的月球内部变化曾极具动态性。能够在超级计算机‘富岳’等设备上高效执行同时处理岩浆上升与地幔运动的高度计算，是取得研究成果的关键。今后，我们计划将研究扩展为模拟月球地幔的三维球体模型，挑战更忠实地再现月球内部情况。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Geophysical Research Letters
论文：Long-Lasting Volcanism of the Moon Aided by the Switch in Dominant Mechanisms of Magma Ascent: Role of Localized Radioactive Enrichment in a Numerical Model of Magmatism and Mantle Convection
DOI：10.1029/2025GL115215
