中科院發(fā)布嫦娥五號月球樣品最新研究成果，刷新了人類認(rèn)知

月球比我們已知的多“活”了8億年

■本報記者 黃海華

作為月球生命特征之一的巖漿活動，究竟何時“靜默”的？科學(xué)家通過對來自美國、蘇聯(lián)的月球樣本和地球上月球隕石的研究證實，巖漿活動至少持續(xù)到大約28億至30億年前，古老的巖漿噴發(fā)活動留下的黑色玄武巖形成月海，但對于月球巖漿活動停止的確切時間，科學(xué)界一直存在爭議。

昨天，中國科學(xué)院發(fā)布嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果。中科院地質(zhì)與地球物理研究所和國家天文臺主導(dǎo)，聯(lián)合多家研究機(jī)構(gòu)證明，嫦娥五號月球樣品是目前月球最“年輕”的玄武巖，直到20億年前仍存在巖漿活動，其晚期巖漿活動的源區(qū)并不富集放射性元素，且月幔源區(qū)幾乎沒有水。

這些突破性研究成果以三篇《自然》論文和一篇《國家科學(xué)評論》論文形式發(fā)表。

“最年輕”的月球玄武巖

去年12月17日，嫦娥五號樣品艙帶回了1731克月球樣品，這是我國首次完成地外天體樣品采集，也是人類時隔44年再次帶回新的月球樣品。

迄今為止，關(guān)于月球在30億年前到10億年前之間到底有沒有巖漿活動，火山噴發(fā)的數(shù)據(jù)記錄是一片空白。月球作為地球的衛(wèi)星，因為其表面積和體積比大，散熱快，一直以來被普遍認(rèn)為其巖漿活動在29億至28億年前已經(jīng)停止。

在此次研究中，科研人員利用超高空間分辨率鈾—鉛定年技術(shù)，對嫦娥五號月球樣品玄武巖巖屑中50余顆富鈾礦物（斜鋯石、鈣鈦鋯石、靜海石）進(jìn)行分析，確定玄武巖形成年齡為20.30±0.04億年，證實月球“最年輕”玄武巖的年齡為20億年。也就是說，月球直到20億年前仍存在巖漿活動，這比之前對月球樣本進(jìn)行放射性同位素測年顯示的巖漿活動停止時間延長了約8億年。

中科院院士李獻(xiàn)華介紹，撞擊坑計數(shù)定年法是另一種計算行星表面年齡的方法。相對而言，坑越少越年輕，坑越多越年老。但由于缺少返回樣品用于校準(zhǔn)，這種方法存在著極大不確定性。之前，科學(xué)家根據(jù)這一方法，推斷嫦娥五號著陸區(qū)是月球最年輕的玄武巖單元之一，年齡為10億至30億年。此次，嫦娥五號玄武巖的精確年代學(xué)數(shù)據(jù)為撞擊坑統(tǒng)計定年曲線提供了關(guān)鍵錨點，將大幅提高內(nèi)太陽系星體表面的撞擊坑統(tǒng)計定年精度。

究竟哪種假說更有可能

月球最晚期巖漿活動的成因一直是未解之謎，目前科學(xué)界存在兩大主流假說：源區(qū)中富含放射性元素以提供熱源，或富含水以降低熔點。

究竟哪一種假說更有可能？此次最新研究取得了意料之外的結(jié)果�；�于中科院地質(zhì)地球所研發(fā)的超高空間分辨率同位素分析技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，嫦娥五號玄武巖初始熔融時并沒有卷入富集鉀、稀土元素、磷的“克里普物質(zhì)”（這幾種元素在地球化學(xué)上被稱為“不相容元素”，意為不容易進(jìn)入到固體中的元素）；嫦娥五號樣品富集“克里普物質(zhì)”的特征，是由于巖漿后期經(jīng)過大量礦物結(jié)晶固化后，殘余部分富集而來。這一結(jié)果排除了熱源來自源區(qū)富集放射性生熱元素的主流假說，揭示了月球晚期巖漿活動過程。

那么，巖漿源區(qū)是否富含水呢？“這里提到的水，并不是我們?nèi)粘Ｉ�活中的液態(tài)水，而是作為月球礦物里的結(jié)構(gòu)水存在�！崩瞰I(xiàn)華說。科研團(tuán)隊利用中科院地質(zhì)地球所研發(fā)的納米離子探針分析技術(shù)，測定了嫦娥五號玄武巖中的水含量和氫同位素組成，獲得月幔源區(qū)的水含量僅為1至5微克/克，“也就是說月幔非常的‘干’，可能是長期、多期次的巖漿活動造成強(qiáng)烈脫水的結(jié)果”。這一發(fā)現(xiàn)也排除了月幔初始熔融時因水含量高而具有低熔點，導(dǎo)致該區(qū)域巖漿活動持續(xù)時間異常延長的猜想。

月球冷卻如此之慢的原因還不清楚，需要全新的理論框架和演化模型。該系列成果對月球熱演化歷史研究提出了新的科學(xué)問題，對未來的月球探測和研究提出了新的方向。

這是首批由我國科學(xué)家主導(dǎo)獨立完成的嫦娥五號月球科研樣品研究成果，得到國際專家的高度評價。美國新墨西哥大學(xué)月球與行星科學(xué)研究所的查爾斯·席勒高級研究員、卡內(nèi)基研究所理查德·加爾森研究員等認(rèn)為，該系列成果“提供了迄今為止月球上確定的最年輕的玄武巖的證據(jù)”“改變了我們對月球的熱歷史和巖漿歷史的認(rèn)識”“對我們認(rèn)識月球起源和演化具有重要的意義”。

此次研究采用的超高空間分辨率的定年和同位素分析技術(shù)，處于國際領(lǐng)先水平，為珍貴地外樣品年代學(xué)等研究提供了新的技術(shù)方法。（來源：解放日報）

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