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【文匯網】嫦娥五號月球科研樣品最新研究發布 揭月球演化奧秘
2021-10-19 | 作者:转自:文汇网 | 【 】【打印】【关闭

来源:文汇网  发布日期:2021-10-19

  (香港文匯網記者 劉凝哲 北京報道)10月19日,中國科學院發布了嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果。研究證明嫦娥五號月球樣品為一類新的月海玄武岩,對着陸區岩漿年齡、源區性質給出全新的認識,月球最「年輕」玄武岩年齡為20億年,其晚期岩漿活動的熱源源區並不富集放射性元素,並且月幔源區幾乎沒有水。中國科學院地質與地球物理研究所(以下簡稱地質地球所)和國家天文台主導,聯合多家研究機構通過三篇《自然》論文和一篇《國家科學評論》論文,報道了上述重要科學問題取得的突破性進展。

10月19日,中國科學院發布了嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果。圖為新聞發布會現場。中國科學院科學傳播局科技攝影聯盟供圖

嫦娥五號月球樣品為一類新的月海玄武岩。中國科學院科學傳播局科技攝影聯盟供圖

  對來自美國、蘇聯的月球樣本和地球上月球隕石的研究已證實,月球的生命特徵之一——岩漿活動至少持續到大約28至30億年前,古老的岩漿噴發活動留下的黑色玄武岩形成了所見的「月海」。但是,對於月球岩漿活動停止的確切時間,科學界一直存在爭議。

  在最新的研究中,科研人員利用超高空間分辨率鈾-鉛(U-Pb)定年技術,對嫦娥五號月球樣品玄武岩岩屑中50餘顆富鈾礦物(斜鋯石、鈣鈦鋯石、靜海石)進行分析,確定玄武岩形成年齡為20.30±0.04億年,證實月球最「年輕」玄武岩年齡為20億年。也就是說,月球直到20億年前仍存在岩漿活動,比以往月球樣品限定的岩漿活動停止時間延長了約8億年。

  科研人員介紹,科學家曾以一種統計區域撞擊坑的大小和數量的方法,推斷嫦娥五號着陸區是月球最年輕玄武岩單元之一,這一區域的年齡為10至30億年,這種方法存在着極大不確定性。此次嫦娥五號玄武岩的精確年代學數據為撞擊坑統計定年曲線提供了關鍵錨點,將大幅提高內太陽系星體表面的撞擊坑統計定年精度。此次研究採用的超高空間分辨率的定年和同位素分析技術處於國際領先水平,為珍貴地外樣品年代學等研究提供了新的技術方法。

  同時,月球最晚期岩漿活動的成因一直是未解之謎,目前科學界存在兩種可能的解釋:岩漿中富含放射性元素以提供熱源,或富含水以降低熔點。最新研究基於地質地球所研發的超高空間分辨率同位素分析技術,取得了意料之外的結果:嫦娥五號玄武岩初始熔融時並沒有捲入富集鉀、稀土元素、磷的「克裏普物質」(這幾種元素在地球化學上被稱為「不相容元素」,意為不容易進入到固體中的元素),嫦娥五號樣品富集克裏普物質的特徵,是由於岩漿後期經過大量礦物結晶固化後,殘餘部分富集而來。這一結果排除了嫦娥五號着陸區岩石初始岩漿熔融熱源來自放射性生熱元素的主流假說,揭示了月球晚期岩漿活動過程。

  對於岩漿源區是否富含水,科研團隊利用地質地球所納米離子探針研發的分析技術,測定了嫦娥五號玄武岩中的水含量和氫同位素組成,獲得月幔源區的水含量僅為1-5微克/克,也就是說月幔非常的「乾」。科研人員指出,這一發現也排除了月幔初始熔融時因水含量高而具有低熔點,導致該區域岩漿活動持續時間異常延長的猜想。

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

  據介紹,這是首批由中國科學家主導獨立完成的嫦娥五號月球科研樣品研究成果,充分彰顯出中國科學家的科研水平和創新能力。這些成果得到國際專家的高度評價,美國新墨西哥大學月球與行星科學研究所的查爾斯·席勒高級研究員、卡內基研究所理乍得·加爾森研究員等認為該系列成果「提供了迄今為止月球上確定的最年輕的玄武岩的證據」、「改變了我們對月球的熱歷史和岩漿歷史的認識」、「對我們認識月球起源和演化具有重要的意義」。

  中國科學院還表示,將積極推動嫦娥五號月球科研樣品分析研究的國際合作交流。目前,基於中法兩國科學家在空間領域的長期友好合作基礎,中國科學院和法國空間研究中心以及法國科研中心在月球樣品合作研究方面已經初步達成共識,雙方將以人員交流和共同研究項目的形式開展互補合作。未來中國科學院還將繼續加強與國際科技界在月球樣品研究方面的交流與合作。

 

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